手臂简单动作行为学特性的数值与实验研究

admin · 发表于 2024-1-14 17:10:10

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雅宝题库解析：
经过数百万年的进化，人类上肢已经能够根据需要来精确、快速、敏捷、高效的完成各种各样复杂的动作。人类上肢运动及其神经控制机理的研究对机器人、假肢、控制理论等研究领域具有深远的指导意义。以力学的角度来看，人体上肢是一个冗余的多体动力学系统。冗余包括关节冗余和肌肉力冗余。关节冗余是指对于给定的手端位置，上肢仍可以有不同的姿态肌肉力冗余是指上肢骨骼系统是在冗余的肌肉力作用下完成动作的。在平时的生活中和实验观察里，我们可以发现上肢在完成一个动作时，上肢的姿态和肌肉出力的方式并不是随意的。我们中枢神经系统是按照一定规律来指挥上肢运动的。研究中枢神经系统对上肢的控制机理，是运动生物力学的一个研究重点，正处在方兴未艾的发展阶段。本文同样也是围绕这个题目展开理论和实验的研究工作。本文内容部分共分为五章第一章：综述运动及控制机理的研究进展，介绍本文的研究目的、意义及主要内容。第二章：介绍一些与本论文相关的基本知识、基本概念和基本理论。第三章：上肢动力学基本参数的采集与处理方法。首先介绍测量运动学参数的方法，以及数据处理的相关理论。最后介绍了人体惯性参数的相关理论知识。第四章：介绍动力学建模的方法。然后应用Kane方法建立上肢的动力学模型。第五章：首先介绍了平衡点理论和最小功原则，然后开始先介绍两个实验，第一个是手端做点到点运动的实验，实验证实了做点到点运动手端的速度随时间的变化为单峰钟型曲线，当手持重物或运动范围加大时曲线变得略微向开始时刻倾斜。另外还发现当人体精神疲惫时，点到点运动的时间速度曲线倾向于对称分布，并且图形变“钝”;第二个实验是手端做“S”形运动的实验。前臂内收角的变化，提出划“S”形动作，是由两个划四分之三圆的动作相叠加而成的。实验证实了，由于控制人体肢体运动的神经信号受到噪声的干扰即使多次重复这一运动，也很难找到两条完全重合的运动轨迹。最后对手端做“S”形运动以最小功原则进行优化，预测上肢的运动姿态。然后与实验结果对照。结果发现能量最小原则在上肢负重比较大，做功比较多时，对上肢运动的优化适用的。

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