冲击载荷作用下运动员下肢动态响应的逆向动力学仿真
本文选题:冲击载荷 + 肌骨模型 ; 参考:《医用生物力学》2015年01期
【摘要】:目的分析冲击载荷作用下羽毛球运动员下肢关节肌肉的动态响应变化。方法基于Any Body Modeling System软件建立人体肌骨模型,采用实测表面肌电信号进行验证,以运动捕捉系统和测力台测量数据进行模型驱动,对羽毛球右前场蹬跨步上网过程中下肢肌肉肌力、关节力和关节力矩进行逆向动力学仿真与分析。结果所建人体下肢肌骨模型经肌电信号验证有效。羽毛球蹬跨步上网过程中,髋、踝关节Z方向内力峰值显著高于X和Y方向内力峰值,而膝关节X方向内力峰值显著高于Y和Z方向内力峰值;缓冲期,髋关节X、Y、Z方向依次表现为内收力矩、伸髋力矩和内旋力矩,膝关节X、Y、Z方向依次表现为外展力矩、屈膝力矩、外旋力矩,踝关节X、Y方向依次表现为内翻力矩、跖屈力矩,且髋、膝、踝关节X方向力矩峰值显著高于Y和Z方向;股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌、腓肠肌内侧在对抗地面冲击载荷时的肌力发挥较大,股直肌、半膜肌、比目鱼肌发挥的作用相对较小。结论建立的下肢肌骨模型可为冲击载荷作用下运动员下肢生物力学特性分析提供技术平台。为避免运动损伤,类似羽毛球前场蹬跨步上网冲击动作中尤其要重视触地瞬间地面反作用力载荷对髋、膝、踝关节前后及内外侧方向生物力学性质的影响,同时在对羽毛球运动员进行专项训练时切勿忽视对股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌的专项力量发展。
[Abstract]:Objective to analyze the dynamic response of lower extremity joint muscles of badminton athletes under impact loading. Methods based on the software of Any Body Modeling System, the human muscle bone model was established and verified by the measured surface electromyography (EMG) signal. The model was driven by the motion capture system and the measurement data of the force table. The muscle strength, joint force and joint torque of lower extremity muscles in the right front field of badminton were simulated and analyzed by reverse dynamics. Results the model of human lower limb muscle bone was proved effective by EMG signal. The peak value of Z direction internal force in hip and ankle joint was significantly higher than X and Y direction internal force peak, while the X direction internal force peak value of knee joint was significantly higher than Y and Z direction internal force peak value; buffer period, the peak value of X direction internal force in knee joint was significantly higher than Y and Z direction internal force peak. In turn, the direction of the hip joint is adductive moment, extension hip moment and internal rotation moment, and the direction of the knee joint is the abduction moment, the flexion moment, the external rotation moment, the ankle XY direction in turn as the varus moment, the metatarsal flexion moment, and the hip joint. The peak value of X direction torque of knee and ankle joint was significantly higher than that of Y and Z direction. The muscle strength of lateral femoral muscle, biceps femoris muscle, anterior tibial muscle and medial gastrocnemius muscle played a great role in resisting the ground impact load, the rectus femoris muscle, the semilemma muscle, The soleus muscle plays a relatively small role. Conclusion the lower limb muscle bone model can provide a technical platform for the analysis of lower limb biomechanical characteristics of athletes under impact loading. In order to avoid sports injury, it is necessary to pay special attention to the effect of the ground reaction load on the biomechanical properties of hip, knee, ankle, and inside and outside directions in front and back of badminton. At the same time, the special strength of lateral femoral muscle, biceps femoris muscle and tibial anterior muscle should not be neglected in the special training of badminton players.
【作者单位】: 重庆大学体育学院;河南科技大学医学技术与工程学院;上海硅步科学仪器有限公司;
【基金】:重庆大学2012年中央高校基本科研业务专项经费项目(CQDXWL-2012-101)
【分类号】:R87
【参考文献】
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1 李擎;王人卫;李建平;李全意;刘翠萍;周长庚;王智琴;;优秀羽毛球运动员运动创伤的流行病学调查与分析[J];上海体育学院学报;2009年02期
2 魏勇;;运动鞋对羽毛球典型步法中跖趾关节和后足稳定性的影响[J];体育科学;2009年10期
3 郝卫亚;;人体运动的生物力学建模与计算机仿真进展[J];医用生物力学;2011年02期
4 贾晓红;茆军兵;王人成;蒲放;孙芳;;头盔质量和质心对军机飞行员颈部肌力的影响[J];医用生物力学;2012年04期
5 茆军兵;贾晓红;王人成;蒲放;孙芳;;头部前屈运动过程中颈肌特性的研究[J];医用生物力学;2012年05期
6 丁晨;王君泽;高瞻;;基于AnyBody的汽车驾驶中人体腿部逆向动力学仿真[J];中国生物医学工程学报;2013年01期
【共引文献】
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1 胡永欣;;广东省羽毛球运动员下肢运动损伤的调查分析[J];广东第二师范学院学报;2013年03期
2 李翰君;刘卉;张新;于冰;;关节肌力分布研究进展[J];北京体育大学学报;2013年07期
3 赵立霞;;羽毛球典型步法中下肢关节生物力学特征分析[J];福建体育科技;2013年06期
4 姜幸福;张雅薇;;刘寿山筋伤手法治疗运动性腰部筋伤临床治验[J];中医学报;2011年03期
5 高润;任彦景;钱竞光;;急性脑梗死偏瘫患者踝关节运动功能障碍的fMRI研究[J];南京体育学院学报(自然科学版);2010年04期
6 宋磊刚;李雷;刘丽萍;何海燕;李增明;谢永涛;;本体感觉康复教育预防踝关节韧带损伤效果研究[J];科技信息;2012年32期
7 耿艳利;王欣然;刘洪腾;许晓云;;双下肢建模与运动控制研究[J];河北工业大学学报;2012年05期
8 肖金壮;周文辉;王洪瑞;;人体平衡动力学仿真与验证[J];计算机仿真;2014年02期
9 黄耐寒;杨喜东;陈香;;一种考虑肌疲劳因素的肌力预测模型修正方法[J];航天医学与医学工程;2014年03期
10 田卫军;李郁;;基于逆向技术的骨盆环三维重构与结构分析[J];机电工程;2014年08期
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1 Jinzhuang Xiao;Wenhui Zhou;Hongrui Wang;;A Simple Model of Human Balance Postural Control[A];第26届中国控制与决策会议论文集[C];2014年
2 刘述芝;张健;李虹霖;陈源顿;;不同运动状态下运动员胫骨应力分布的有限元研究[A];2014全国体育计算机应用学术会议论文集[C];2014年
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1 李擎;乒乓球运动员平衡训练效果的研究[D];上海体育学院;2009年
2 钟建萍;我国优秀羽毛球运动员全程性多年训练的阶段特征与影响因素的研究[D];北京体育大学;2013年
3 乌萨马(Usama Jasim Naeem);根据肌电图(EMG)信号评估人手臂肌肉力和肌肉疲劳的人工智能方法[D];华中科技大学;2013年
4 李旭鸿;基于LifeMod对跳马过程中人—器械动力学关系的计算机仿真[D];上海体育学院;2013年
5 周同;散打运动员慢性腰痛的研究[D];上海体育学院;2012年
6 胡丹;驾驶员手部骨骼肌肉生物力学建模研究[D];吉林大学;2014年
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1 向慧;我国优秀羽毛球运动员后场正手吊球技术的运动学分析[D];湖南师范大学;2011年
2 李建萍;西安市羽毛球爱好者运动损伤调查及常见慢性损伤致病因素的运动学分析[D];西安体育学院;2011年
3 王冬冬;山东省体育高考学生运动损伤的流行病学调查与致病分析[D];山东体育学院;2011年
4 孙晓丽;30天耐穿试验对羽毛球鞋舒适性的影响[D];湖北大学;2011年
5 吴烈刚;羽毛球前跨步足—小腿三维运动学模型与新型运动鞋的功能性特征[D];湖北大学;2011年
6 胡春丽;员利针疗法治疗腰椎间盘突出症的临床疗效研究[D];北京中医药大学;2013年
7 唐光旭;核心稳定训练对体育专业大学生平衡能力影响的实验研究[D];北京体育大学;2013年
8 夏峰;头盔瞄准系统的人机交互研究及设计[D];哈尔滨工业大学;2013年
9 陈强;面向病理性震颤抑制机器人上肢生物力学模型的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
10 邱龙园;下肢非对称性对落地姿势控制的影响[D];苏州大学;2013年
【二级参考文献】
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1 常颖;浅谈跖趾关节的运动作用[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);1995年03期
2 贺泽江;羽毛球运动损伤的调查与分析[J];湖北民族学院学报(自然科学版);2005年02期
3 刘社桥;浅议运动员腰部损伤的原因与防护[J];湖北中医杂志;2001年09期
4 管恩福;陈云华;;走出颈椎病的误区[J];环球中医药;2011年04期
5 余晓,徐国强;广州地区羽毛球运动员损伤调查分析[J];解放军体育学院学报;2005年02期
6 许凤琴,高湘伟,金绍岐;腰骶部肌肉及韧带劳损的病因和治疗[J];局解手术学杂志;2004年05期
7 李增勇,王成焘;驾驶疲劳与汽车人机工程学初探[J];机械设计与制造工程;2001年05期
8 刘延柱;;双足步行与跳跃的力学分析[J];力学与实践;2008年03期
9 武明,季林红,金德闻,朱庆峰,王人成;人体跖趾关节弯曲对行走步态特征的影响[J];清华大学学报(自然科学版);2002年08期
10 刘开物;青少年羽毛球运动员运动损伤调查与分析[J];四川体育科学;1999年01期
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1 赵忠民;颈型颈椎病的症状与软组织的变化研究[D];中国中医科学院;2011年
2 刘卉;上肢鞭打动作技术原理的生物力学研究[D];北京体育大学;2002年
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1 舒余安;皮卡汽车驾驶室的人机工程学研究[D];南昌大学;2005年
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1 王西十,白瑞蒲,S.Turgut Tumer;人体小腿受冲击载荷作用时的生物动力响应[J];生物医学工程学杂志;2000年02期
2 姜海波;葛世荣;;人体股骨冲击特性数值模拟[J];中国临床康复;2006年45期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
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3 杨桂通;;结构在冲击载荷作用下的实验研究[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
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6 马利;胡洋;郑津洋;邓贵德;陈勇军;;圆柱壳在冲击载荷下的失效模式变迁[A];数学·力学·物理学·高新技术交叉研究进展——2010(13)卷[C];2010年
7 刘敬礼;刘华;;受冲击载荷作用下四棱锥夹芯梁的位移比较[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
8 韩婷;杨嘉陵;刘华;;冲击载荷下复合轻质夹芯结构的动力响应研究[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年
9 付应乾;董新龙;;冲击载荷下薄壁球壳压缩变形的有限元分析[A];第七届全国爆炸力学实验技术学会会议论文集[C];2012年
10 宋延泽;田锦邦;赵隆茂;;爆炸冲击载荷作用下扁平绕带式高压容器动力响应的数值模拟研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
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4 赵荣国;楔环连接结构静力接触行为与动力学特性研究[D];中国工程物理研究院;2004年
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6 李罡;冲击载荷作用下三维界面端的应力奇异性研究[D];东北大学;2011年
7 王文睿;炮舱结构在冲击载荷作用下的振动特性分析[D];西北工业大学;2007年
8 孙燕娜;冲击载荷下含孔洞材料屈服及孔洞动态演化的微尺度效应[D];华中科技大学;2006年
9 田波;冲击载荷作用下多股簧动态特性试验研究[D];重庆大学;2014年
10 相靓宇;冲击载荷下高强钢对接接头的等承载设计[D];哈尔滨工业大学;2014年
,本文编号:1864417
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