人体二维重心测量(完整版)
电子式人体重心测量仪的设计及应用
电子式人体重心测量仪的设计及应用于岱峰(山东体育学院,山东济南260063)摘要:根据运动生物力学关于人体重心测试原理,设计出一种高精度的人体重心测量仪器。
该仪器采用传感器和单片机技术,采集、处理、显示数据,使测试人体重心的方法更简便,结果更精确。
关键词:人体重心;测试仪;传感器;单片机中图分类号:G 804.2-39 文献标识码:B 文章编号:1006-2076(2000)02-0092-03收稿日期:2000-01-04 修回日期:2000-06-02作者简介:于岱峰,男,1955年生,实验师。
人体重心是运动生物力学分析和研究人体环节参数的一个重要数据。
由于人体是一个组合物体,它是由头、躯干、上臂、前臂、手、大腿、小腿和足等系列环节组成,而这些环节的每一部分,由于受到地心吸引力的作用,使人体的各个环节都有重心。
我们把全部环节(即整个人体)所受重力的合力作用点称做人体重心或人体总重心。
由于每个人体的结构不同,人体的重心不像物体那样恒定在一个点上。
目前,国内运动生物力学在测量活体静态一维人体重心位置时,主要使用平衡板、体重称测力的方法。
此种方法主要存在以下不足:1)测量速度慢在测量人体重心的过程中,需要反复拨动体重称的砝码,直至体重称砝码完全稳定后,才能读出数据。
对大量运动员和学生进行测试时,获取数据慢,测试时间长。
2)测量误差大,精度低目前国内使用的体重称最小分辨率仅为0.1kg 。
再加上体重称内部机械磨损,弹簧疲劳以及气温等因素的影响,大大降低了体重称的灵敏度。
因此,使用体重称测力的方法不能满足体育学院的本科生、专业研究生对实验精度的要求。
3)测试功能单一,仅能测得一项测力数据。
4)测试过程繁琐,受试者要在不同的仪器上测试体重、身高、重力等数据后,通过手工计算才能求出重心结果。
为了解决以上问题,我们根据普通物理学的力学原理,设计了一种电子式重心测量仪,即采用传感器转换人体的压力,使用微型计算机监控传感器信号,将数据采集、运算处理、数字显示合为一体的测量仪器。
最新《康复评定技术》实训一、人体形态的评定精品课件
下肢(xiàzhī)长测量部位、体位与测量点
测量部位 下肢真性长
下肢外观长 大腿长 小腿长 足长
测量体位
测量点
仰卧位，骨盆水平， 髂前上棘到内踝的最短距
下肢伸展，髋关节中 离，或大转子到外踝的距
立位
离
仰卧位，双下肢对称 脐到内踝的距离 伸展
同上
股骨大转子到膝关节外侧 关节间隙的距离
而形成前凸畸形；
可引起疼痛等。
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三、身体(shēntǐ)围度（周径）的测 量
2.残肢(cán zhī)断端围度的测量
截肢(jié zhī)残端围度的测 量方法
测量部位 测量体位
测量方法（测量点）
上臂残端 站和坐位 从腋窝每隔2.5cm测量一次，直至断端
前臂残端 同上 大腿残端 站立位 小腿残端 坐位
（2）检查方法：铅垂线通过的标志点：外耳孔→ 肩峰→大转子→膝关节前面（髌骨后方）→外踝 前约2cm。
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1. 侧面(cèmiàn)观
(zhè ngchá ng)姿 势
（3）观察内容：足纵弓是否减少，踝关节有无趾 屈挛缩；膝关节是否过伸展；注意髂前上棘和 髂后上棘的位置关系：
一、人体(réntǐ)正常形态 的标志
3．头后枕部、脊柱和两足跟夹
后
缝线应处于一条垂直线上。
面
4. 与脊柱相邻的两肩和两侧
观
(liǎnɡ cè)髂嵴对称地处于垂直
脊柱的水平线上。
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一、人体(réntǐ)正常形态的标志
5. 耳屏、肩峰、股骨
大转子、膝、踝五
生物力学重心计算
– 1.60 0.99 0.70 0.90 0.57 – 1.31 1.31 1.34 1.34 0.52 0.50
6.45 7.16 3.58 6.23 6.45 6.02 4.62 8.33 4.48 9.60 8.30 5.09 9.74 4.30
4.64 10.88 3.87 3.74 3.87 6.66 6.63 8.67 8.83 3.74 1.78 1.62 2.84 2.49
a.用测量工具测量各环节的长度 b.根据环节质心到近侧段的百分比 (已知量,P95)，标注各环节的质心 位置 c.确定各环节质心的我们已经得到了各环节（x，y）。 这样我们就得出各环节相对于X轴和Y轴的力矩， 即 Pxi=G各环节·Xi Pyi=G各环节·Yi 为了便于计算，我们将人体总重量看做1。 这样，我们得到的人体各环节的质量是一个相对 量。（已知量,P93） 那么我们便可以得到人体总重心相对于X轴 和Y轴的力矩，即， P(人体总重心X)=ΣP（各环节i）x（各环节i） P(人体总重心Y)=ΣP（各环节i）y（各环节i）
坐标 环节确定 环节质点 （x，y）
X
2.环节确定 3.质心确定
6.23 5.46
人体总重心 O
Y 3.58 4.68
5.标出人体重重心
我们通过前面的测量和计算得到了 ΣPX,ΣPY。即我要得到的人体总重心在X轴和Y 轴上的力矩。由于我们将人体质量简化为1， 那么加总后的ΣPX,ΣPY，就是我们要找的人体 重心在坐标系中的（X，Y）。 那么我们按照所求得的值，在图片 标出，即为人体的总重心。
0.0706 0.45537 0.4270 1.52866 0.21672 0.0336 0.15523 0.18992 0.0228 0.10214 0.08064 0.0084 0.03898 0.44815 0.1158 0.44815 0.35098 0.05270 0.3494 0.15519 0.0179 0.15806 4.67759 ΣP X
人体重心的概念
人体重心（运动生物力学术语）
人体全部环节（整个人体）所受重力的合力的作用点就叫做人体重心或人体总重心。
站立时，人体重心一般在身体正中面上第三骶椎上缘前方7厘米处。
由于性别，年龄，体型不同，人体重心位置略有不同，一般男子重心位置的相对高度比女子高，自然站立时，男子重心高度大约是身高的56%，女子大约是身高的55%，这是因为女子的骨盆带较大之故。
儿童的头和躯干的质量相对大一些，则身体重心相对高度比成人高些。
由于体型的不同也略有不同，如同样身高的足球运动员与体操运动员相比，下肢骨骼和肌肉发达的足球运动员比上肢发达的体操运动员的重心低。
上、下肢的长短，身体的胖瘦都影响着重心的位置。
人体测量的基本知识人体测量中的主要统计函数常用的人体测
人体测量用弯角规
它是用于不能直接以直尺测量的两点 问距离的测量,如测量肩宽、胸厚等部 位的尺寸.国标GB 5704．3—85是人 体测量用弯脚规的技术标准．此种弯 脚规适用于读数值为1mm,测量范围 为0—300mm的人体尺寸的测量.
人体测量中的主要统计函数
1. 均 值 2. 方 差 3. 标准差 4. 百分位数
该标准共提供了七个类共47项人体尺寸基础数据,标准 中所列出的数据,是代表从事工业生产的法定中国成年 人<男18—60岁,女18—55岁>人体尺寸,并按男、女性 别分开列表.
见课本P85
人体各部分结构参数的计算
对于设计中所需的人体数据,当无条件测量时,或宜接测 量有困难时,或者是为了简化人体测量的过程时,可根据 人体的身高、体重等基础测量数据,利用经验公式计算 出所需的其他各部分数据.
1. 以身高计算各部分尺寸
2. 由体重计算体积和表面积
3. 由体重、身高、体积计算生物力学 参数
以身高计算各部分尺寸
我国成年男女足底到膝盖的距离：
男=0.265 H, 女=0.261H
我国标准人的尺度：
男=170cm, 女=160cm
我国标准人的体重
男=62kg,
女=52kg
计算体积和表面积
1. 人体体积计算：
在上肢上, 将桡骨侧称 为桡侧,将 尺骨侧称为 尺侧
在下肢上, 将胫骨侧称 为胫侧,将 腓骨侧称为 腓侧
支撑面和衣着
立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的 椅平面应是水平的,稳固的不可压缩的.
要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣 <例如只穿内裤和汗背心>测量,在后者情况 下,在测量胸围时,男性应撩起汗背心,女性应 松开胸罩后进行测量.
人体重心测试软件开发
人体重心测试软件开发Ξ管志光1 林明星2 丁凤华3 徐庆莘3 1(山东交通学院 济南 250023) 2(山东大学 济南 250061) 3(山东科技大学 青岛 266510)摘要 设计了一套人体重心位置动态测试软件系统,可以实时动态地检测出人体重心位置及其变化参数,也可分析人体在行走、跳跃和静止时的其它参数的变化,可以应用于体育运动和医疗康复。
关键词 重心 数据采集 测试系统 重心位置The D evelopm en t on Testi ng Sof t of Grav ity Cen ter of Hu man BodyGuan Zh iguang1 L in M ingx ing2 D ing Fenghua3 Xu Q ingx in3 1(S hand ong J iaotong U niversity,J inan250025,Ch ina) 2(S hand ong U niversity,J inan250061,Ch ina)3(S hand ong U niversity of S cience and T echology,Q ing d ao266510,Ch ina)Abstract A testing soft system of the gravity center of the hum an body is designed,w h ich can test the po siti on of the gravity center of hum an body dynam ically and analyse the variety of o ther param eters w hen he w alk s, jump s o r stands on the fo rce p late.It can be used in the fields of the spo rt activity and m edical rehabilitati on. Key words Gravity center D ata acquisiti on T esting system Gravity center po siti on1 引 言人体重心位置在体育运动中具有极其重要的作用。
人体工程学第2章人体重心施力等
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人体工程学第2章人体重心施力等
第二章 人体与尺寸
• 2、人体尺寸的修正 • 它包括功能修正量和心理修正量两方面。
• 1）功能修正量：是指为了保证空间、产品、设 备或操作界面等有效地发挥其功能，人们能更 好地使用而对人体尺寸所做的尺寸修正量，它 包括穿着修正量、姿势修正量和操作修正量。
• 差异、分布规律；2）对其进行归类总结；3） 人体工程学第2章人体重心施力等
第二章 人体与尺寸
• 根据人体测量的数据来源和人体测量学的要求， • 人体测量的内容主要有三个方面：1）形态测量 • （人体尺寸、体重体型、体积表面积等）；2）
生 • 理测量（直觉反应、肢体体力、体能耐力、疲
劳 • 和生理节律等）；3）运动测量（动作范围、各
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人体工程学第2章人体重心施力等
第二章 人体与尺寸
• 7）二战后，进一步扩宽了人体测量的研究领域 设计师们将研究成果应用到了整个建筑与室内 外环境设计、家居设计中去，提高了建筑室内 外环境质量，为合理确定空间尺度、科学认真 地从事家具和工业产品设计、节约材料和成本 提供了科学合理的依据。经过长期的发展，它 已经成为设计的基础。
人体工程学第2章人体重心施力等
第二章 人体与尺寸
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• 希腊美学的主要特点是无所不包的的和谐与规 律，
• 它主要的标志是表现人体比例和谐的美。希腊 人
• 勃留克烈斯写了《法则》一书，系统阐述了人 体
• 各个部分的比例是1:7，后来这个数据成为人类 身
• 材范本中男士该具有的身材比例。
• 人是万物的尺度，是存在的事物存在的尺度，
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人体工程学第2章人体重心施力等
身体重心摆动范围等
踝调节机制
较小的力
较小支撑面
髋调节机制
较大的力
跨步调节机制
过大的力
（三）中枢神经系统的整合作用
• 图
感觉系统
判断身体位置
动态平衡
运动协调
身体运动的选择
比较、选择﹠结合 感觉
视觉系统 前庭系统 体感系统
选择﹠调整肌肉收缩的模 式
踝部肌 肉 腿部肌 肉 躯体肌 肉
环境作用
产生身体运动
三、平衡的生理学机制
定性评定
一、生物力学因素的评定 二、协同运动模式的评定 三、平衡反应 四、平衡的感觉整合检查
一、平衡的生物力学因素的评定
• 对确定有平衡功能障碍的患者，首先要进行肌肉 骨骼系统的评定，判断姿势控制障碍是否由肌肉 骨骼系统结构或功能的损伤所致。
• 疼痛、关节活动范围受限、肌力、肌纤维长度变 化均可导致平衡功能障碍。 • 当维持姿势和运动的关节活动受限或缺乏副运动 时，姿势会发生变化。 • 当肌力减弱，肌长度或力量不平衡，肌耐力低下 时也影响运动的质量和姿势的保持。
13
14
两脚一前一后站立
单腿站立
Berg平衡量表
14项，0—56分 可根据活动的完成情况进行以下分级 ①能正确完成活动 ②能完成活动但要较小的帮助以维持平衡 ③能完成活动但要较大的帮助以维持平衡 ④不能完成活动
• 结果分析： • 0-20分：提示平衡功能差，患者需乘坐轮椅 • 21-40分：提示有一定的平衡能力，但有跌倒危险，患 者可在辅助下步行 • 41-56分：说明平衡功能较好，患者可独立步行
你认为平衡有哪几种状态？
平衡功能的分级
• Ⅰ：静态平衡 人体在无外力的情况下维持某种姿势的过程。 • Ⅱ：自我动态平衡 人体在无外力作用下从一种姿势调整到另外一种姿势 的过程。 • Ⅲ：他人动态平衡 人体在外力推动作用下调整姿势的过程。
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测量点
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躯干上测量点
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表1各测量点坐标（布拉温－菲舍尔模型）
测量点
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右
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躯干上测量点
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表1各测量点坐标（布拉温－菲舍尔模型）
测量点
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躯干上测量点
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表1各测量点坐标（布拉温－菲舍尔模型）
躯干下测量点
表1各测量点坐标（布拉温－菲舍尔模型）
测量点
名称
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躯干下测量点
表1各测量点坐标（布拉温－菲舍尔模型）
测量点
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表1各测量点坐标（布拉温－菲舍尔模型）
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表1各测量点坐标（布拉温－菲舍尔模型）
测量点
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