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運(yùn)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。其基本的研究?jī)?nèi)容是運(yùn)用各種實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段，測(cè)定人體在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)，了解運(yùn)動(dòng)中不同肌肉的功能狀況及基于人體基本測(cè)量學(xué)參數(shù)建立人體模型進(jìn)行理論分析與推導(dǎo)，得出有應(yīng)用價(jià)值的各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，解決競(jìng)技體育和大眾體育中的生物力學(xué)問題。

一、方案介紹

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本實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案以Qualisys Oqus700+三維運(yùn)動(dòng)采集與分析系統(tǒng)、Kistler9286BA分量測(cè)力臺(tái)、SAGA高密度肌電測(cè)量系統(tǒng)為基礎(chǔ)分別介紹運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量、動(dòng)力學(xué)測(cè)量和肌電信號(hào)測(cè)量的方法和實(shí)驗(yàn)方案。

二、人體運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量

Qualisys Oqus700+三維運(yùn)動(dòng)采集與分析系統(tǒng)可選擇超高速紅外攝像機(jī)，拍攝速度可達(dá)10000Hz，能精確捕捉高速運(yùn)動(dòng)物體的軌跡，并進(jìn)行相關(guān)技術(shù)參數(shù)分析。軟件包含QTM數(shù)據(jù)管理軟件，支持Visual 3D軟件分析功能，可以提供：數(shù)據(jù)輸出、模型建立、運(yùn)動(dòng)軌跡、步態(tài)分析及結(jié)果報(bào)告打印。該系統(tǒng)在人體運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究、康復(fù)醫(yī)療、體育教育和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

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三、人體動(dòng)力學(xué)測(cè)量

在體育運(yùn)動(dòng)中很多項(xiàng)目要求考察運(yùn)動(dòng)員的跑、跳、蹬、折返、落地等動(dòng)作，動(dòng)力主要來自因下肢蹬伸及上肢的擺動(dòng)所產(chǎn)生的地面反作用力。地面反力的大小、方向、作用時(shí)間及其梯度可以用三維測(cè)力臺(tái)測(cè)試。

目前使用的三維測(cè)力臺(tái)根據(jù)其力傳感元件的不同，大致可分為兩類：

(1)應(yīng)變式測(cè)力臺(tái)測(cè)定靜態(tài)力和準(zhǔn)靜態(tài)力的效果比較好，如測(cè)試射擊動(dòng)作中人、槍的壓力中心點(diǎn)的穩(wěn)定性。其測(cè)試動(dòng)作頻率不太高的動(dòng)態(tài)力的效果尚可，如測(cè)試舉重動(dòng)作的蹬地力。

(2)壓電式測(cè)力臺(tái)的四個(gè)角上放置了12塊石英晶體力傳感器，每個(gè)角有三塊，分別對(duì)X、Y、Z軸方向力敏感。因此每個(gè)角均可測(cè)量三維力，將四個(gè)角的三維力進(jìn)行組合可以計(jì)算出總的三維力大小、方向及作用點(diǎn)(壓力中心)，同時(shí)計(jì)算出轉(zhuǎn)矩。

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四、肌電信號(hào)測(cè)試與分析

表面肌電信號(hào)(sEMG)是從人體皮膚表面通過電極記錄神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)發(fā)放的生物電信號(hào)。由于其幅值和頻率與神經(jīng)肌肉的功能活動(dòng)密切相關(guān)，且具有非損傷性、實(shí)時(shí)性、多靶點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，所以在肌肉疲勞的診斷方面有良好的應(yīng)用前景和重要的研究意義。近年來，sEMG的研究引起了越來越多學(xué)者的興趣，并已成為體育科學(xué)研究中的熱點(diǎn)問題之一。

表面肌電信號(hào)(sEMG)是從肌肉表面通過電極引導(dǎo)，記錄下來的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)的生物電信號(hào)，主要是淺層肌肉EMG和神經(jīng)干上電活動(dòng)的綜合效應(yīng)，它與肌肉的活動(dòng)狀態(tài)和功能狀態(tài)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)性，因而能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)。

五、高密度肌電測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)

表面肌電是針對(duì)針式肌電而言的，是由表面電極所接觸的多個(gè)運(yùn)動(dòng)單位活動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電位變化在時(shí)間和空間上疊加的結(jié)果，由于其具有非侵入性等特點(diǎn)，常用來輔助或替代針式肌電對(duì)神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的功能狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。按照表面肌電采集所使用的電極，表面肌電可分為傳統(tǒng)表面肌電和高密度表面肌電。其中，高密度表面肌電所采用的電極數(shù)目較多、電極間距較小、電極排列方向較靈活，是傳統(tǒng)表面肌電在電極數(shù)目、電極間距以及電極排列等方面的一種綜合性拓展。

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關(guān)鍵詞：

Qualisys

SAGA高密度肌電

動(dòng)作捕捉

TMSi

sEMG

運(yùn)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室

三維測(cè)力臺(tái)

力學(xué)實(shí)驗(yàn)室

bertec跑臺(tái)

人體動(dòng)力學(xué)測(cè)量

近紅外超掃描

無

相關(guān)產(chǎn)品

三維測(cè)力臺(tái)Bertec

Bertec測(cè)力臺(tái)由應(yīng)變測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的電子技術(shù)、創(chuàng)新的機(jī)械設(shè)計(jì)和高質(zhì)量的制造技術(shù)創(chuàng)造而成，有便捷式及固定式兩類可選，專為步態(tài)、平衡、運(yùn)動(dòng)等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的動(dòng)作分析而設(shè)計(jì)。

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高密度肌電測(cè)量系統(tǒng)SAGA

SAGA 32+/64+系統(tǒng)產(chǎn)自于荷蘭TMSi公司，是一款可固定可穿戴使用的多通道HD-EMG（高密度肌電）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過模塊化設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)通訊單元巧妙組合，提供多種場(chǎng)景下高密度肌電數(shù)據(jù)采集的解決方案。

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三維運(yùn)動(dòng)采集與分析系統(tǒng)Qualisys

Qualisys三維運(yùn)動(dòng)采集與分析系統(tǒng)由數(shù)字運(yùn)動(dòng)捕捉攝像機(jī)、分析軟件、獲取單元、校準(zhǔn)設(shè)備、標(biāo)記球和設(shè)備固定裝置組成，可與測(cè)力跑臺(tái)、測(cè)力臺(tái)、肌電等外設(shè)進(jìn)行集成整合，組合成一套人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及力學(xué)分析測(cè)試平臺(tái)。該系統(tǒng)在人體運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究、康復(fù)醫(yī)療、體育教育和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

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三維測(cè)力跑臺(tái)Bertec FIT5

三維測(cè)力跑臺(tái)Bertec FIT5可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)獲得人體步態(tài)周期的力學(xué)數(shù)據(jù)，擺脫了步態(tài)研究受測(cè)力臺(tái)數(shù)量、實(shí)驗(yàn)空間等因素的限制。在精確控制速度和加速度的情況下，為用戶提供高精度的數(shù)據(jù)。

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