發(fā)布時間：2017-10-20 09:00

  本文關(guān)鍵詞：基于人體模型的上下樓梯動作的生成與評價

  更多相關(guān)文章： 人體模型 Kinect 上下樓梯動作 重復(fù)變換法 穩(wěn)定步態(tài)

【摘要】：近年來,老齡化社會進(jìn)程的加速,使福祉醫(yī)療教育的重要性越來越引起社會的關(guān)注,對老年人日常生活動作的運動分析正在成為康復(fù)醫(yī)療教育、研究、臨床等融合學(xué)科中不可或缺的重要組成部分。上下樓梯是人們典型、常見的動作,由于老年人身體條件,個體的差別和動作的多樣性,使人體動作過程試驗研究受到很大的限制。建立人體模型,研究其動作生成過程,可以為福祉,康復(fù)醫(yī)療教育提供依據(jù)。具有重要的研究意義。本文考慮人體運動特點和重量分配,建立了仿真模型;基于Kinect對人體上下樓梯過程的關(guān)節(jié)信息進(jìn)行動態(tài)捕捉,通過捕捉的關(guān)節(jié)信息,分析老年人和年輕人上下樓梯動作過程的重心變化規(guī)律,提出了基于上體重心移動的上下樓梯動作生成算法;通過仿真分析了四種典型模式的下樓梯動作過程,評價了下樓梯過程中各關(guān)節(jié)的角度變化,力矩變化和穩(wěn)定性,討論了樓梯參數(shù)變化對機器人各關(guān)節(jié)的影響。主要內(nèi)容包括以下部分:1.根據(jù)老年人身體特點,建立人體數(shù)學(xué)模型,討論了人體模型的運動約束條件,包括地面反作用約束、關(guān)節(jié)約束和臺階幾何約束�；谀Ｐ陀懻摿瞬綉B(tài)穩(wěn)定裕度的數(shù)學(xué)描述方法;2.通過Kinect程序的二次開發(fā),編寫人體運動關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)采集程序;搭建實驗平臺,對多組研究對象進(jìn)行上下樓梯動作過程采集實驗,動態(tài)捕捉上下樓梯過程的關(guān)節(jié)信息;總結(jié)了年輕人、老年人、具有關(guān)節(jié)障礙老年人的上下樓梯動作特點;3.根據(jù)上述實驗結(jié)果,對人體上下樓梯步態(tài)動作進(jìn)行分析,提出基于重復(fù)變換的上體重心移動算法,生成老年人上下樓梯的動作;4.仿真分析了四種典型下樓梯模式的動作:一步一臺階、兩步一臺階、手杖輔助模式和減輕患足負(fù)擔(dān)的模式的動作過程。評價了下樓梯過程中人體各關(guān)節(jié)的角度變化、力矩變化和穩(wěn)定性,討論了樓梯參數(shù)變化,意外因素等對下樓梯動作的影響。研究結(jié)果表明,通過改變下樓梯的方式,可以減輕下樓梯對損傷關(guān)節(jié)的負(fù)擔(dān),提高下樓梯動作安全性,實現(xiàn)穩(wěn)定的下樓梯動作。本研究提出的算法,同樣也適用于老年人各種步態(tài)的生成,為福祉,康復(fù)醫(yī)療教育提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：人體模型 Kinect 上下樓梯動作 重復(fù)變換法 穩(wěn)定步態(tài)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.9;R592
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 上下樓梯動作生成方面11-13
• 1.2.2 人體上下樓梯步態(tài)的研究方面13-19
• 1.3 研究目標(biāo)與研究內(nèi)容19-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第二章 人體運動模型的建立與穩(wěn)定性描述22-35
• 2.1 人體運動模型22-28
• 2.1.1 人體(老年人)及其步態(tài)研究特點22-23
• 2.1.2 人體運動模型建立23-24
• 2.1.3 基于人體模型的關(guān)節(jié)運動性能描述24-28
• 2.2 人體模型約束條件28-30
• 2.2.1 地面反作用力約束條件28-29
• 2.2.2 關(guān)節(jié)約束條件29
• 2.2.3 臺階幾何約束29-30
• 2.3 步態(tài)穩(wěn)定性評價與數(shù)學(xué)描述30-34
• 2.3.1 穩(wěn)定性評價方法30-32
• 2.3.2 穩(wěn)定裕度數(shù)學(xué)描述32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 人體上下樓梯動作實驗35-57
• 3.1 實驗?zāi)康呐c方法35-36
• 3.2 基于Kinect的數(shù)據(jù)采集36-41
• 3.2.1 關(guān)于Kinect36-37
• 3.2.2 Kinect的人體自遮擋問題37-38
• 3.2.3 程序開發(fā)38-41
• 3.3 上下樓梯動作實驗41-50
• 3.3.1 實驗準(zhǔn)備與平臺41-43
• 3.3.2 實驗圖像和數(shù)據(jù)43-49
• 3.3.3 關(guān)節(jié)運動參數(shù)的采集及處理49-50
• 3.4 老年人上下樓梯實驗結(jié)果分析50-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 基于上體重心移動的上下樓梯動作的生成57-67
• 4.1 老年人上下樓梯動作分析57-60
• 4.2 基于重復(fù)變換的上體重心移動算法60-63
• 4.2.1 關(guān)于重復(fù)變換60-61
• 4.2.2 重心移動算法61-63
• 4.3 上下樓梯動作生成算法63-66
• 4.3.1 上樓梯動作生成算法63-65
• 4.3.2 下樓梯動作生成算法65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 下樓梯動作仿真事例與穩(wěn)定性分析67-83
• 5.1 下樓梯動作仿真事例67-74
• 5.1.1 模式1動作仿真67-69
• 5.1.2 模式2動作仿真69-70
• 5.1.3 模式3動作仿真70-73
• 5.1.4 模式4動作仿真73-74
• 5.2 上下樓梯步態(tài)穩(wěn)定性74-76
• 5.3 意外因素的影響分析76-78
• 5.4 臺階參數(shù)的影響分析78-79
• 5.5 上下樓梯的安全策略79-82
• 5.6 本章小結(jié)82-83
• 總結(jié)與展望83-86
• 總結(jié)83-84
• 展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果92-93
• 致謝93-95
• 附件95

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張薇;運用聲學(xué)人體模型進(jìn)行座艙噪聲分析[J];航空軍醫(yī);1998年06期

2 段麗萍;小兒復(fù)蘇人體模型[J];國外醫(yī)學(xué).護(hù)理學(xué)分冊;1999年09期

3 賈德林;關(guān)于組織等效人體模型的材料和制作[J];中國輻射衛(wèi)生;1996年04期

4 白翠珍;蓋立平;楊光曄;;人體心電圖形成原理的模擬設(shè)計及研究[J];醫(yī)療衛(wèi)生裝備;2007年10期

5 張春紅;林大全;;探析我國仿真人體模型中的仿生技術(shù)[J];機械;2009年01期

6 梅媛;李映蘭;李麗;;人體模型訓(xùn)練在大學(xué)生心肺復(fù)蘇技能培訓(xùn)中的應(yīng)用效果分析[J];護(hù)理研究;2013年01期

7 海峰;;移魂換體[J];科學(xué)大觀園;2009年06期

8 裴瑤;;非均勻人體模型中有限差分時域固有吸收率(SAR)計算與測量的比較[J];國外醫(yī)學(xué).生物醫(yī)學(xué)工程分冊;1990年02期

9 張居營;徐榭;石成玉;;四維動態(tài)數(shù)字人體模型的開發(fā)及其在放療計劃中評估器官呼吸運動影響的研究[J];中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù);2006年09期

10 張三元,孫守遷,蔣方炎,潘云鶴;數(shù)字化仿真人體模型的設(shè)計方法[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2000年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 林大全;王遠(yuǎn)庫;王鵬;;發(fā)展仿真人體模型技術(shù)，，保障人類的健康與安全——仿真人體模型的過去，現(xiàn)在與未來[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協(xié)年會論文集（二）[C];2007年

2 李德堅;閆秀華;;雙剛體“晚旋”人體模型的設(shè)計制作與初步實驗[A];第六屆全國運動生物力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];1988年

3 閭堅強;;帶主動發(fā)力的多質(zhì)量彈簧人體模型及其彈跳的分析[A];第12屆全國運動生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會論文匯編[C];2008年

4 李月鳳;王晨光;高強;;基于人機工程學(xué)的2D人體模型座椅仿真設(shè)計實現(xiàn)[A];第七屆中國CAE工程分析技術(shù)年會暨2011全國計算機輔助工程（CAE）技術(shù)與應(yīng)用高級研討會論文集[C];2011年

5 陳鵬;周前祥;;數(shù)字人體模型的工作空間研究[A];2006中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

6 薛紅軍;張煒;張紅梅;;虛擬人體模型在人-機-環(huán)境系統(tǒng)工程研究中的應(yīng)用[A];第六屆全國人—機—環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

7 侯莉莉;楊子田;張文斌;;關(guān)于個性化三維人臺模型的建立[A];'2006系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2006年

8 錢凱;于偉東;;人體縮放模型[A];2005現(xiàn)代服裝紡織高科技發(fā)展研討會論文集[C];2005年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 本報記者 張海燕;首個數(shù)字兒童人體模型正在研發(fā)[N];中國質(zhì)量報;2011年

2 記者 錢錚;日本開發(fā)出會“喊疼”的人體模型[N];新華每日電訊;2005年

3 本報記者 王曉雁;來自倫敦的低碳“桃花源”[N];法制日報;2010年

4 編譯 子非;歐洲套娃探測太空[N];北京科技報;2004年

5 孫志超 編譯;3D印刷:印刷業(yè)的新思路[N];中國圖書商報;2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張殿勇;基于人體模型構(gòu)建的無標(biāo)識運動捕捉關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2014年

2 黃新;個性化人體模型與肢體協(xié)同運動研究[D];東華大學(xué);2012年

3 郁佳榮;基于物理的實時人體皮膚變形[D];浙江大學(xué);2007年

4 胡芝蘭;靜態(tài)圖像中基于MF-OAR人體模型的上半身姿勢估計[D];清華大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳博;基于人體基本信息的虛擬人實時生成[D];浙江大學(xué);2015年

2 危傲;面向無線體域網(wǎng)的數(shù)字化3D人體模型及其簡化[D];西安電子科技大學(xué);2014年

3 丁猛;基于人體分割和變形的三維試衣研究[D];浙江理工大學(xué);2016年

4 李素芳;基于WEB的三維服裝試穿技術(shù)的研究[D];西安工程大學(xué);2015年

5 許長龍;兒童測試假人與人體模型動態(tài)響應(yīng)差異性研究[D];江蘇大學(xué);2016年

6 邱俊佳;基于人體模型的上下樓梯動作的生成與評價[D];華南理工大學(xué);2016年

7 梁安慧;變姿態(tài)人體模型的電磁劑量學(xué)研究[D];西安電子科技大學(xué);2006年

8 王艷淑;基于人機工程學(xué)評價與仿真的人體模型建模[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

9 董雪峰;網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下試衣人體模型的研究[D];江南大學(xué);2007年

10 高從;虛擬人體模型的重構(gòu)及動畫算法研究[D];浙江大學(xué);2008年

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