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题名基于生物动力学的游泳动作分析方法
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作者
洪祺丰
李楠
陈佳宇
王言冰
郭建峤
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机构
北京理工大学宇航学院
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出处
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期303-303,共1页
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基金
国家自然科学基金项目,12102035,12132009
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文摘
目的竞技游泳比赛中,成绩差异往往非常微小,因此对游泳技术动作的分析和优化成为了提高成绩的关键。为改善游泳运动员发力模式,以获得更好的成绩。本文旨在基于流固耦合以及多体动力学分析获得运动员肌肉激活度,最终优化肌肉发力,指导游泳动作优化。方法选取1名游泳运动员作为受试者,利用红外贴点的动作捕捉技术,在受试者关节处贴反光球收集游泳过程中的坐标数据。在Opensim中根据实测标记点数据驱动肌骨模型运动,输出各体段关节相对欧拉角。在Swumsuit中,根据运动员身高、体重以及各体段几何学数据实现人体流固耦合模型个性化,将Opensim中获得的关节角度输入到Swumsuit软件,进行流固耦合分析,获得流体作用在各个体段的阻力与升力。上述生物动力学量输入Opensim中,基于逆动力学反解得到关节力矩与肌肉激活度。结果获取运动员的肌肉发力情况与关节力矩,并基于静态优化假设得到了肌肉激活度。结论本文进行的竞技游泳的生物动力学实验及分析方法,为游泳过程中肌肉发力及运动效率提供了定量分析方法,为我国游泳运动员的训练模式和竞技比赛提供优化方案。
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关键词
游泳运动员
竞技游泳
游泳技术
游泳动作
动作捕捉技术
关节力矩
竞技比赛
数据驱动
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分类号
G861.1
[文化科学—体育训练]
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题名人体肌骨的多柔体系统动力学研究进展
被引量：10
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作者
郭建峤
王言冰
田强
任革学
胡海岩
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机构
北京理工大学宇航学院
清华大学
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出处
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2022年第2期253-310,共58页
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基金
国家自然科学基金青年基金(12102035)
中国博士后基金站前特别资助(2020TQ0042)
国家杰出青年科学基金(12125201)。
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文摘
人体肌肉骨骼系统简称肌骨系统,包括骨骼、骨骼肌与关节连接,其力学模型是典型的多柔体系统.从多体动力学角度研究肌骨系统,主要关注其在运动过程中的肌肉内力、关节力矩及产生的动力学影响,属于动力学与生物力学的交叉融合.肌骨系统的多体动力学模型已被广泛地应用于临床医学、竞技体育、军事训练、人机工程等诸多领域,其仿真结果可为提高人体运动能力、降低关节载荷与能耗、避免运动损伤、加快康复进程等提供重要计算参考数据.与此同时,上述研究亦对肌骨动力学研究提出了许多新挑战.本文综述了人体肌骨多柔体系统动力学相关研究进展,包括骨骼肌功能解剖与生物力学建模、神经与肌肉控制理论、肌骨系统动力学问题与求解方法,以及近年来肌骨多体动力学在步态分析、飞行员抗荷动作、口颌手术规划等领域的典型应用.与工程领域的机械多体系统相比,人体肌骨多体系统具有肌肉内力主动性与肌肉控制冗余性两大特征.现有骨骼肌模型难以同时考虑肌肉的解剖结构、三维几何与肌力产生的生物化学机制.已有大多数肌骨模型采用静态优化假设消除肌肉冗余性,忽略了肌肉与肌腱内力平衡及兴奋收缩耦联机制.此外,目前仍缺乏实现肌骨模型个性化的无创在体测试手段.未来,人体肌骨多体动力学研究将会向更精确、智能、个性化的方向发展,成为动力学与生物力学交叉的热点研究领域.
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关键词
肌骨系统
多柔体动力学
骨骼肌
逆向动力学
运动生物力学
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Keywords
musculoskeletal system
flexible multibody dynamics
skeletal muscle
inverse dynamics
sport biomechanics
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分类号
O313.7
[理学—一般力学与力学基础]
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