上下肢联动人体动态平衡能力评估系统

论文摘要

人体平衡能力是身体综合机能的一种表现。随着年龄的增加,人体的平衡能力趋于下降,导致跌倒的风险越来越高。我国正处于严重老龄化的边缘,跌倒导致的老年人受伤和死亡比例居高不下。而在人体的平衡能力中,动态平衡能力相比于静态平衡能力在跌倒风险上具有更为紧密的联系。因此,人体动态平衡能力的筛查对于降低老年人跌倒风险,减轻我国医疗负担具有重要意义。目前,临床上通行的平衡能力测试方案仍然是量表法为主。量表法测试流程冗长结果仅能定性,并且带有测试者的主观因素,难以进行横向对比。而仪器法具有定量、客观等优点,但是现有的平衡评估仪器仍然存在价格昂贵,占用空间等缺点,最重要是没有考虑到上肢运动对于人体平衡能力的影响。因此针对这种现状,本文试图构建一个能够实现上下肢联动的动态平衡能力测试系统。通过上下肢联动的参数计算,来建立参数和动态平衡能力之间的关系。本文具体完成了以下工作:1.分析人体平衡的生理基础,根据步态周期对步行过程分段,提取出上下肢联动的参数表征方法。2.使用Kinect和足迹传感器构建了完整的上下肢联动人体动态平衡能力评估系统,开发了配套软件,并对其精度和稳定性进行测试。3.通过不同走姿的对比实验分析上下肢运动在人体动态平衡过程中的作用,探讨上下肢运动异常导致人体动态平衡能力下降的机理。本文所构建的上下肢联动人体动态平衡能力评估系统具有成本低,占地面积小等优点。特别是考虑了上肢运动后,系统评估结果更为可靠,能够有效减轻老年人平衡能力筛查的负担,降低跌倒风险,节约社会医疗成本,具有较高的应用价值。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 动态平衡能力
•   1.3 现有的平衡能力评估方法
•     1.3.1 观察法
•     1.3.2 量表法
•     1.3.3 仪器法
•   1.4 现有仪器法评估平衡能力存在的问题
•   1.5 研究目的和内容
•   1.6 本章小结
• 2 人体动态平衡能力评估方案
•   2.1 人体平衡的生理基础
•     2.1.1 感知系统
•     2.1.2 神经系统
•     2.1.3 运动系统
•   2.2 上肢运动与动态平衡
•     2.2.1 人体平衡的力学基础
•     2.2.2 动态平衡中的姿态控制
•     2.2.3 上肢运动对动态平衡的影响
•   2.3 评估方案设计
•   2.4 本章小结
• 3 上下肢联动人体动态平衡能力评估系统设计
•   3.1 人体动作捕捉系统
•     3.1.1 传感技术
•     3.1.2 人体关节定位
•     3.1.3 肢体运动参数计算
•   3.2 足迹采集系统
•     3.2.1 同步扫描控制器
•     3.2.2 通讯架构
•     3.2.3 通讯协议
•     3.2.4 足迹识别
•     3.2.5 步态参数计算
•   3.3 软硬件联动设计
•     3.3.1 硬件联动设计
•     3.3.2 软件联动设计
•     3.3.3 软件架构设计
•   3.4 本章小结
• 4 系统实现与功能验证
•   4.1 系统实现
•     4.1.1 硬件实现
•     4.1.2 软件实现
•   4.2 有效性验证
•     4.2.1 关节定位的稳定性
•     4.2.2 身高与重心高度的相关性
•     4.2.3 步态参数的稳定性
•     4.2.4 双传感器精度一致性
•   4.3 本章小结
• 5 人体动态平衡能力实验
•   5.1 实验方案
•   5.2 上下肢联动参数
•     5.2.1 重心三维图像
•     5.2.2 人体重心与步态时空解析
•   5.3 不同走姿下人体运动参数
•     5.3.1 人体重心高度
•     5.3.2 上下肢运动关联性
•     5.3.3 足迹与重心投影关联性
•   5.4 本章小结
• 6 讨论与总结
•   6.1 总结
•   6.2 讨论与展望
• 参考文献
• 在学期间科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 叶宇浩

导师: 宁钢民

关键词: 动态平衡能力,上下肢联动,足迹

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 生物学,工业通用技术及设备

单位: 浙江大学

分类号: TB18

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.002446

总页数: 103

文件大小: 7776k