人的运动系统及其设计
仿生智能机器人的设计与实现
仿生智能机器人的设计与实现随着科学技术的发展，机器人技术已经越来越成熟，并得到越来越广泛的应用。
目前，随着人工智能技术的不断发展，仿生智能机器人逐渐成为研究、开发的热点领域。
本文将就仿生智能机器人的设计与实现进行探讨。
一、机器人的分类机器人可以根据其用途和功能进行分类。
根据用途可以将其分为工业机器人、服务机器人等。
根据功能可以将其分为自主式机器人、协作式机器人、仿生机器人等。
而仿生机器人又可以进一步分类为仿生智能机器人和仿生机械臂等。
二、仿生智能机器人的设计仿生智能机器人的设计主要包括以下几个方面。
1. 传感器的设计：仿生智能机器人需要大量的传感器来感知周围的情况，如视觉传感器、触觉传感器、听觉传感器等。
这些传感器需要具备高精度和高可靠性，才能确保机器人的操作精度和安全性。
2. 运动系统的设计：仿生智能机器人的运动系统需要符合生物学的机理，如人类的关节运动等。
同时，机器人的运动系统需要具备高速、高精度、高负载等特性，以满足各种操作需求。
3. 控制系统的设计：仿生智能机器人的控制系统需要具备高智能的特性，能够自主学习和适应环境，能够自主感知周围环境的变化，从而实现高效的操作。
4. 人机交互接口的设计：仿生智能机器人需要提供友好的人机交互接口，方便用户进行控制和操作。
这个接口可以是语音识别、手势识别、虚拟现实等形式。
三、仿生智能机器人的实现仿生智能机器人的实现需要通过一系列的研究和技术创新来实现。
以下是实现仿生智能机器人的一些关键技术。
1. 深度学习技术：深度学习技术可以通过神经网络模拟人类的智力，从而实现机器人的自主学习和适应环境。
2. 机器视觉技术：机器视觉技术可以通过图像识别、目标跟踪等技术，实现机器人对周围环境的全面感知。
3. 传感器技术：传感器技术是实现机器人感知环境的基础。
目前已经研发出了各种类型的传感器，如激光雷达、视觉传感器等。
4. 运动控制技术：运动控制技术可以实现机器人的高速、高精度运动，如闭环控制、PID控制等。
人类运动系统的建模和仿真研究
人类运动系统的建模和仿真研究随着科技的发展，运动系统的建模和仿真研究越来越重要。
人类运动系统的建模和仿真研究也越来越受到关注，对于人类运动的改善、体育训练、医学康复等具有重要意义。
本文将就人类运动系统的建模和仿真研究进行深度探讨。
一、人类运动系统的基本结构人类运动系统是由骨骼肌肉和神经系统三部分构成。
其中，骨骼系统由骨头、骨骼间的关节、软组织（如肌肉、韧带、肌腱等）构成；肌肉系统由肌肉、肌肉中的肌纤维、肌肉腱等构成；神经系统由大脑和脊髓构成。
这三个系统相互协调作用，使人类具有多样化的运动能力。
由于三部分之间相互联系，研究人类运动系统的建模和仿真时必须考虑这些因素。
二、人类运动系统的建模运动系统的建模是指将人体的生理结构抽象成数学模型，并考虑人体的各种机能和生理特征。
建模的过程可以分为建模前的分析、建模方法的选择、建模参数估计、模型验证等步骤。
在建模前的分析中，需要考虑到人类运动系统的生物力学、神经生理学、动力学等学科知识。
其中，生物力学研究人类运动系统的机械特性，如力的大小、方向、作用点等；神经生理学研究人类运动系统的神经控制特性，如运动神经元的激活、神经传导速度等；动力学研究运动的加速度、速度等动力学特性。
建模需要将这些特性综合起来。
选择建模方法是建模的第二个步骤。
建模方法可以分为解析法和数值法两种。
解析法是基于物理规律而建立的，如牛顿定律、运动方程、能量守恒定律等；数值法是通过计算机模拟来实现建模，如有限元法、多体系统动力学法等。
建模参数估计是建模的第三步骤。
建模参数估计需要依靠试验数据。
通过收集人类运动系统的实验数据进行处理，从中得出相应的模型参数。
在参数估计过程中，有的参数可直接测量得到，如身体质量、关节角度等；有的参数则需要通过拟合等方式得到，如肌肉力。
这一步骤的准确性与数据的质量及实验的设计有关。
模型验证是建模的最后一步骤。
验证包括实验和仿真两种方法。
实验需要通过人体测量仪器验证模型的准确性，如运动分析系统、生物力学测量系统等。
我们运动系统教案
我们运动系统教案运动系统教案。
一、教学目标。
1. 认识运动系统的组成部分。
2. 了解运动系统的功能和作用。
3. 掌握运动系统的相关知识和运动原理。
4. 培养学生对运动系统的兴趣和爱好。
二、教学重点和难点。
1. 运动系统的组成部分和功能。
2. 运动系统的作用和运动原理。
3. 运动系统相关知识的掌握和应用。
三、教学内容。
1. 运动系统的组成部分。
运动系统包括骨骼系统、肌肉系统、关节系统和神经系统。
骨骼系统由骨骼、韧带和软骨组成，它是人体的支架和保护器官。
肌肉系统由肌肉和肌腱组成，它是人体的动力来源。
关节系统由关节和滑液组成，它是人体的连接器和减震器。
神经系统由神经元和神经纤维组成，它是人体的控制中枢。
2. 运动系统的功能和作用。
运动系统的主要功能是支撑和运动。
骨骼系统能够支撑人体的重量，保护内脏器官，以及提供运动的支持和保护。
肌肉系统能够产生力量，使人体能够进行各种运动活动。
关节系统能够使骨骼相互连接，使人体能够进行各种复杂的运动活动。
神经系统能够控制和调节人体的运动活动，使人体能够做出各种灵活的反应。
3. 运动系统的相关知识和运动原理。
运动系统的相关知识包括骨骼系统的结构和功能、肌肉系统的结构和功能、关节系统的结构和功能、神经系统的结构和功能等。
运动系统的运动原理包括肌肉收缩原理、关节活动原理、神经传导原理等。
四、教学方法。
1. 讲授法。
通过教师讲解和学生听讲的方式，向学生介绍运动系统的相关知识和运动原理。
2. 实验法。
通过实验和观察的方式，向学生展示运动系统的结构和功能，使学生能够更直观地了解运动系统的相关知识和运动原理。
3. 讨论法。
通过小组讨论和全班讨论的方式，向学生提出问题，引导学生思考和交流，使学生能够更深入地理解运动系统的相关知识和运动原理。
通过教师演示和学生模仿的方式，向学生展示运动系统的运动过程，使学生能够更直观地感受运动系统的运动原理。
五、教学过程。
1. 导入新课。
通过图片、视频或实物，向学生展示运动系统的组成部分和功能，引起学生的兴趣和好奇心。
采用PID算法的机器人运动控制系统设计与实现
采用PID算法的机器人运动控制系统设计与实现机器人运动控制系统是在机器人技术领域中非常重要的一环，它是由硬件设备以及运动控制算法组成的，其工作原理主要是通过控制机器人的各种运动，使得机器人能够实现各种任务。
其中，PID算法是机器人运动控制中最基本的一种算法，其特点是简单易懂、易于实现和运算量小等优势，是目前工业界、科研界等领域中广泛采用的一种算法之一。
本文将重点介绍如何在机器人运动控制中采用PID算法进行设计与实现。
一、机器人运动控制系统概述机器人运动控制系统是由若干个硬件模块、软件单元以及算法模块等构成的。
其中，硬件模块主要包括机器人敏感器、执行器、控制电路、微控制器等；软件单元则主要由上位机和下位机组成，上位机与下位机之间通过协议进行通讯；算法模块则主要采用PID算法等。
二、PID算法的基本原理PID算法是一种反馈控制算法，其可以通过对误差进行比较和调整，使得系统达到一个预定的目标。
PID算法由三个组成部分构成，即比例、积分和微分控制。
比例控制：系统中建立起输入与输出之间的比例关系，使得误差与输出之间存在一定的线性关系。
积分控制：通过对系统中的误差累加并进行积分再输出，从而使得系统的稳态误差为零。
微分控制：通过系统中的误差的微分再输出，使得系统能够非常快速地响应输入信号变化。
三、机器人运动控制系统PID算法设计机器人运动控制系统的PID算法设计包含若干个步骤，具体步骤如下：1. 系统建模：通过系统建模，得到系统的反馈回路，以及机器人运动的方程式等。
2. 初步设计：选择合适的PID参数，得到合适的PID控制主循环结构。
3. 调整参数：通过实验来对PID参数进行调整。
4. 仿真运行：对于初步设计和调整参数后的PID算法进行仿真，查看运行效果和精度是否达到所需要求。
5. 系统实现：将PID算法应用到实际机器人运动控制系统中，并进行实现与调试。
四、机器人运动控制系统PID算法实现机器人运动控制系统PID算法实现需要多种软件和硬件设备的配合。
《六轴协作机器人的运动控制系统设计》
《六轴协作机器人的运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，六轴协作机器人因其实时性、高精度以及高度灵活的特点，被广泛应用于各个行业中。
而一个高效的、精确的运动控制系统设计，则是六轴协作机器人发挥其优势的关键。
本文将详细阐述六轴协作机器人的运动控制系统设计，从系统架构、硬件设计、软件设计、算法实现及性能评估等方面进行全面探讨。
二、系统架构设计六轴协作机器人的运动控制系统架构主要包括硬件层、驱动层、控制层和应用层。
硬件层负责机器人的机械结构及传感器等硬件设备的连接；驱动层负责将控制层的指令转化为电机等执行机构的动作；控制层是整个系统的核心，负责接收传感器数据、计算控制指令并输出给驱动层；应用层则是根据具体应用场景，对控制层的输出进行进一步处理和优化。
三、硬件设计硬件设计是六轴协作机器人运动控制系统的基础。
主要涉及电机选择、传感器配置、电路设计等方面。
电机选择应考虑其扭矩、速度、精度等指标，以满足机器人的运动需求。
传感器配置则包括位置传感器、力传感器等，用于获取机器人的状态信息。
电路设计则需保证系统的稳定性和可靠性，确保机器人能够长时间、高效地运行。
四、软件设计软件设计是六轴协作机器人运动控制系统的灵魂。
主要包括操作系统选择、控制算法实现、人机交互界面设计等方面。
操作系统应具备实时性、稳定性等特点，以保证机器人的高效运行。
控制算法是实现机器人精确运动的关键，包括路径规划、运动控制、避障算法等。
人机交互界面则方便操作人员对机器人进行控制和监控。
五、算法实现算法实现是六轴协作机器人运动控制系统的核心技术。
主要包括路径规划算法、运动控制算法和避障算法等。
路径规划算法应根据具体任务和工作环境，为机器人规划出最优路径。
运动控制算法则负责控制机器人的运动，使其按照规划的路径进行精确运动。
避障算法则能在机器人运动过程中，实时检测障碍物并做出相应调整，保证机器人的安全运行。
六、性能评估性能评估是六轴协作机器人运动控制系统设计的重要环节。
苏科版生物八年级上册 6.17.1 人体的运动 教案 (1)
《人体的运动》（第一课时）教学设计一、教材分析《人体的运动》是江苏科技出版社九年制义务教育八(上)中第十七章第一节的内容。
第一课时主要介绍三个内容：人体运动系统的组成、人体骨骼的组成和骨的基本结构。
骨、骨连结和骨骼肌是人体运动系统的三个组成部分。
骨依靠骨连结构成骨骼，骨骼肌附着在骨上，牵引所附着的骨产生运动。
骨骼这部分内容，教材从观察人体的骨骼组成入手，让学生对照自己的身体，认识人体骨骼可分为头骨、躯干骨和四肢骨三部分，指出骨骼由206块骨组成，骨和骨骼不是同一概念。
在学生形成骨骼概念的基础上，教材接着安排了观察长骨结构的实验，让学生通过观察实物认识骨的各部分结构以及这些结构所具有的功能。
二、学情分析在初一一年“自助式”教学模式下，学生已形成良好的学习习惯，语言表达能力和上台展示能力等都得到了很好的锻炼。
本节课仍采用了“自助式”的教学模式，极大地发挥了学生学习的自主能动性。
八年级的学生对生物充满浓郁的兴趣。
本节课安排学生进行三个小活动，第一个活动是集体跟着老师做伸肘和屈肘动作；第二个是对照自己的身体认识人体骨骼的组成，并通过seewo知识配对进行检测；第三个活动是分小组观察猪长骨的实验；最后让学生自我总结列出知识框架。
让学生在有效的教学活动中学到知识，增加对生物学学习的兴趣。
三、教学目标1.知识目标：说明人体的运动依赖于一定的结构；描述人体骨骼的组成；通过观察说明骨的基本结构和功能。
2.能力目标通过观察长骨的结构以及进行有关骨的实验，培养学生实验操作和分析问题、解决问题的能力；3.情感态度及价值观目标在小组合作学习的过程中，全体成员共同发展、共同进步，培养学生的合作精神。
四、教学重点和难点1.教学重点人体骨骼的组成；骨的基本结构和功能。
2.教学难点骨的基本结构和功能。
五、教学方法自主学习、互助学习、讲授法、问答法、实验法六、教学过程课前准备1.分组：将一个班的学生（46人）分成8个小组，每组6人；2.制作多媒体课件；七、教学反思。
工业机器人运动控制系统的设计与实现
工业机器人运动控制系统的设计与实现摘要:近年来,中国工业机器人发展取得了较快的进展,工业机器人的广泛应用推动了中国工业在各个方面的技术发展,为整个制造行业提供了标准与秩序,大大提升了中国工业的制造质量。
工业机器人之所以能广泛应用于高度自动化的行业领域,关键在于其本身同时具备示教再现和动作控制这两项特性。
本篇主要围绕动作控制系统,论述了工业机器人动作控制的基本原则。
关键词:产业机器人;运动控制器;系统应用引言现如今,工业生产机器人技术也已应用在车辆与零配件的生产、机械设备加工、食物工业生产、木制品及家具产品制造商等应用领域。
工业机器人已是世界各国先进工业中不可或缺的关键装置和技术。
在工业机器人开始运转前,由操作员先把工业机器人的运动数据(如运动速度、所在位置等)及其动态代号,送入工业机器人的控制。
然后再启动工业机器人。
此时,工业机器人将会根据操作员从其控制器中提供的相关数据及其动态代号,完成一系列移动位置、捕捉、投放、喷涂、连接等动态。
1工业机器人运动控制系统概述工业机器人是在工业生产过程中完成特定动作的机器人设备,它可以通过预先编写好的控制软件和设备本身的动力系统自动进行操作。
运动控制器是工业机器人的关键部分,决定了工业机器人的操作完成精度和智能化水平。
工业机器人通常采用预先编好的控制程序实现各种操作轨迹的动作过程。
而运动控制器最注重的是工业机器人动作的连续性。
从A到B,然后从B到C,然后再从C到D。
在工业机器人的整个运行过程中动作必须保持连续性,而且没有停顿。
连续轨迹的运动控制系统为了达到工业机器人动作的连续性,通常要求运行人在工业机器人的系统中明确规定了连续轨道操作的有关信息,包括所在位置、操作位置、动作速度等。
需注意的是,连续轨迹运动控制系统的连续性工作,不但需要工业机器人动作的不停顿,而且需要对工业机器人的运动速率控制、运动姿态稳定。
有鉴于此,连续轨迹运动控制系统的重点技术指标就在于运动控制器对工业机器人的轨迹追踪的精确性,以及对工业机器人的运动速率的可控性和运动姿态的均衡性。
人解生理运动系统
神经调节机制
01
运动神经元
运动神经元是控制肌肉收缩的神经元，其轴突末梢与肌肉纤维形成运动
终板，传递神经冲动。
02
神经递质
神经递质如乙酰胆碱在神经肌肉接头处释放，引起肌肉收缩。
03
反射弧
反射弧是实现神经调节的基本结构，包括感受器、传入神经、中枢、传
出神经和效应器五个部分。通过反射弧，神经系统可实现对运动系统的
肌肉拉伤、扭伤和挫伤处理
肌肉拉伤处理
轻度拉伤可局部冷敷、加压包扎、 抬高伤肢等；重度拉伤应及时就 医，可能需要手术治疗。
扭伤处理
扭伤后应立即停止活动，局部冷敷， 加压包扎，抬高伤肢，适当制动休 息；严重扭伤应及时就医。
挫伤处理
轻度挫伤可局部冷敷、加压包扎、 抬高伤肢等；重度挫伤应及时就医， 可能需要手术治疗。
骨骼功能
保护内脏器官，提供肌肉 附着点，储存矿物质，参 与造血等。
骨骼类型
长骨、短骨、扁骨、不规 则骨等。
关节与连接方式
关节类型
滑膜关节、纤维连接、软 骨连接等。
关节结构
关节面、关节囊、关节腔。
关节运动
屈、伸、内收、外展、旋 转等。
肌肉组织与功能
肌肉类型
01
骨骼肌、心肌、平滑肌。
肌肉结构
02
肌纤维、肌膜、肌束膜、肌外膜。
注意保暖
寒冷天气时注意关节保暖，可佩戴护膝、护 腕等护具，以减少关节受寒引起的疼痛和不
适。
肌肉锻炼：增强力量、提高柔韧性
要点一
增强力量
要点二
提高柔韧性
进行适量的力量训练，如举重、俯卧撑等，可以增强肌肉 力量和耐力。
进行拉伸运动，如瑜伽、太极等，可以提高肌肉柔韧性， 预防肌肉拉伤。
人的运动系统及其设计
人的运动系统及其设计人的运动系统指的是由骨骼、肌肉和关节组成的系统，它们协同工作以实现身体的运动。
运动系统的设计是指如何使骨骼和肌肉进行结构和功能上的优化，以实现最佳的运动性能和适应性。
下面将详细介绍人的运动系统及其设计。
运动系统主要由骨骼系统、肌肉系统和关节系统三个部分组成。
骨骼系统由骨头、软骨和韧带组成，它们提供了结构支持和保护内脏器官的功能。
肌肉系统由肌肉和肌腱组成，肌肉通过收缩产生力量，肌腱将这些力量传递到骨骼上。
关节系统连接骨骼，使它们可以相对运动，从而实现身体的各种运动。
运动系统的设计目标是提高人体的运动效率、力量和稳定性。
为了达到这些目标，运动系统的设计需要考虑以下几个方面：1.骨骼的设计：人体的骨骼结构是为了承受各种力量和负荷而设计的。
骨骼的形状和密度可以提供最优的力学特性，以支持身体运动和抵抗受力。
例如，长骨的中心是中空的，可以减轻重量同时增加强度；骨骼的连接点是关节，提供了灵活性和运动范围。
2.肌肉的设计：肌肉主要用于产生力量和控制运动。
肌肉的设计考虑了力量、速度和控制的需求。
例如，肌肉的形状和长度可以决定力量输出的大小和方向；肌肉纤维的类型可以决定力量的产生速度和耐力。
3.关节的设计：关节连接了骨骼，它们的设计使人体可以进行各种复杂的运动。
关节的稳定性和灵活性是设计的重要考虑因素。
例如，球状关节可以提供多个方向的运动，而髁状关节可以提供强大的稳定性。
4.神经控制：人体的运动是由神经系统控制的。
神经系统通过发送信号到肌肉，控制它们的收缩和放松。
神经系统的设计可以决定肌肉的控制精度和速度。
通过优化骨骼、肌肉和关节的设计，人的运动系统可以实现高效的运动效果。
例如，在跑步中，骨骼和关节的设计可以提供足够的支持和稳定性，肌肉的设计可以提供足够的力量和能量输出。
而对于器械运动员来说，肌肉的设计要更注重力量和速度，关节的稳定性也要更高。
总结起来，人的运动系统的设计是一个多学科的综合问题，它涉及到生物力学、解剖学、神经学等多个学科的知识。
17.1人体的运动教学设计初中生物八年级上册(苏科版)
（3）采用实验探究，引导学生通过动手操作，体验肌肉收缩、关节运动等现象，提高学生的实践能力；
（4）采用小组合作，鼓励学生主动参与讨论，培养学生的团队协作能力和交流表达能力。
2.教学过程：
（1）导入：通过生活实例，引出运动系统的重要性，激发学生的学习兴趣；
5.能够运用所学知识解释生活中常见的运动现象，如运动损伤、运动疲劳等。
（二）过程与方法
1.观察与分析：观察骨骼、肌肉标本，分析其结构与功能，培养学生的观察力和思考能力；
2.实践操作：进行肌肉收缩实验，让学生亲身体验肌肉运动的过程，提高学生的动手操作能力；
3.合作探究：分组讨论运动系统的相关知识，培养学生合作学习、共同探究的能力；
（2）分层教学：将教学内容进行分层设计，使不同层次的学生都能在课堂上获得成就感；
（3）激发兴趣：结合学生的兴趣，设计有趣的实践活动，提高学生的学习积极性；
（4）注重应用：强调所学知识在生活中的应用，提高学生的实践能力。
四、教学内容与过程
（一）导入新课
1.教学活动设计：以学生日常生活中熟悉的运动场景为切入点，如篮球、跳绳等，引发学生对运动的兴趣和思考。
17.1人体的运动教学设计初中生物八年级上册（苏科版）
一、教学目标
（一）知识与技能
1.了解骨骼、肌肉的组成及其作用，理解运动系统的基本原理；
2.掌握骨骼肌的收缩与放松原理，了解肌肉协调运动的过程；
3.掌握关节的结构与功能，了解关节在运动中的作用；
4.理解神经系统对运动的调控作用，掌握运动神经传导的基本过程；
三、教学重难点和教ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ设想
（一）教学重难点
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3. 脚的力量
脚的力量与下肢的姿势、位置和方向有关。
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4. 耐力
人在一定时间里保持某种用力水平的能力叫做耐力。 人体的耐力和瞬时的力量大小不存在比例关系。
肢体所有力量的大小，都与持续时间有关。例如拉 力由最大值减到1/4时，只需要4分钟。
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铣工
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钻工
4.1.3 肌肉施力
3. 肌肉施力静态施力极限
在设计作业动作的 时候，首先应该尽量减少 静态施力产生，肌肉施力 大小应该低于肌肉最大肌 力的15%。
16
4.1.3 肌肉施力
4. 减少静态施力的设计 减少静态施力最重要的就是要避免不“自然”的身
体姿势。
17
4.1.3 肌肉施力
4. 减少静态施力的设计 案例1：钳子的设计。
避免静态施力。
21
4.2 骨和关节运动
4.2.1 骨的结构和功能 骨是人体内部最坚固的组织。人体
共有206块骨，约占人体体重的1/10-1/5。 骨按其所在部位可以分为颅骨、躯干骨 和四肢骨。
22
4.2.1 骨的结构和功能
23
4.2.1 骨的结构和功能
骨的功能主要包括四个方面： 第一，骨与骨连接组成骨骼，支持人体软组织和全
4.4.2 动作分析的方法
动作分析主要有两种手段：目视动作分析和摄影分析。 案例1：关于检查轴的长度，并把轴装入套筒的动素程序 图。
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4.4.2 动作分析的方法
动作分析主要有两种手段：目视动作分析和摄影分析。 案例1：关于检查轴的长度，并把轴装入套筒的动素程 序图。
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4.3.3 人体运动的时间
人体运动的时间是从运动开始到运动结束的时间。 人体运动的时间主要依赖于运动方向、运动距离、动作 特点、动作轨迹特征、负荷重量和运动精确性。 1. 运动方向。
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不同区域内手指敲击运动速度差异
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4.3.3 人体运动的时间
2. 动作特点。
动作部位 手
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1. 影响人体力量的个体因素
身体主要部位肌肉所产生的力
肌肉的部位
左 手臂肌肉
右 左 肱二头肌 右 左 手臂弯曲时的肌肉 右 左 手臂伸直时的肌肉 右 左 拇指肌肉 右 背部肌肉（躯干屈伸的肌肉）
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力的大小（N）
男
女
370
200
390
220
280
式。
10
4.1.3 肌肉施力
1. 动态肌肉施力和静态肌肉施力 （2）区别 肌肉施力动态肌肉施力和静态肌肉施力区别：施力
方式的根本区别在于它们对血液流动的影响。
11
4.1.3 肌肉施力
2. 肌肉施力静态施力的生理效应 在静态作业的情况下，与动态施力相比较，静态施
力会造成能量消耗加大，肌肉酸痛，心率加快和恢复期 延长等现象。
1. 肌肉收缩与神经控制 • 肌肉收缩取决于肌纤维收缩，而肌纤维收缩是由神经 冲动引起的。 • 肌肉的神经控制是通过联系肌肉和中枢神经的运动神 经和感觉神经来实现的。
7
4.1.2 肌肉收缩的神经控制
2. 反射 （1） 反射（Reflex）就是在中枢神经系统的参与下，
机体对外界刺激所作的有规律的反应。
反射弧
8
5.1.2 肌肉收缩的神经控制
2. 反射 （2） 反射过程。
刺激
感受器 神经冲动 反射中枢 运动指令
感受体验
大脑皮层
动作
效应器
9
4.1.3 肌肉施力
1. 动态肌肉施力和静态肌肉施力 （1）基本名词 肌肉收缩产生肌力，肌力可以作用于骨，然后通过
人体结构再作用于其他物体上，这个过程称为肌肉施力。 动态肌肉施力就是肌肉运动时收缩和舒张交替改变； 静态肌肉施力则是持续保持收缩状态的肌肉运动形
18
4.1.3 肌肉施力
4. 减少静态施力的设 计
案例2：避免长时 间地抬手作业，是减 少静态施力设计的重 要内容。
19
4.1.3 肌肉施力
4. 减少静态施力的设计 实例3： 当手不得不在较高位
置作业时，应该使用支承 物来托住人的前臂、关节 或手。
20
4.1.3 肌肉施力
4. 减少静态施力的设计 实例4： 如果会造成抬手作业，通常应该设计手臂、脚支撑，
3. 目标距离。 随着目标距离增加，定位运动时间增长；随着目标
宽度增加，定位运动时间缩短。
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4.3.3 人体运动的时间
4. 动作轨迹特征。 （1）连续改变和突然改变的曲线式动作，前者速度快，后 者速度慢； （2）水平动作比垂直动作的速度快； （3）一直向前的动作速度，比旋转式的动作速度快1.5~2倍 左右； （4）圆形轨迹的动作比直线轨迹动作灵活。 （5）顺时针动作比逆时针动作灵活； （6）手向着身体的动作比离开身体的动作灵活； （7）向前后的往复动作比向左右的往复动作速度快。
动作速度与频率 35 8.8~17 3~Байду номын сангаас 9.42~29.46 0.72~1.62 0.8 1~1.2 0.36~0.72
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4.4人的操作动作分析
动作分析就是指作业或操作的动作组成、结构特点 及其相互关系的分析。
动作研究一般从宏观（生产过程：流程、工艺、人、 机器）和微观（操作动作）两个层次展开。
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4.1.3 肌肉施力
2. 肌肉施力静态施力的生理效应 在静态作业的情况下，与动态施力相比较，静态施
力会造成能量消耗加大，肌肉酸痛，心率加快和恢复期 延长等现象。
13
4.1.3 肌肉施力
2. 肌肉施力静态施力的生理效应 静态作业与人体症状如下：
14
4.1.3 肌肉施力
2. 肌肉施力静态施力的生理效应 举例：
人体力量根据肌肉产生的位移的情况可以分为静态 力量和动态力量。 • 静态力量是人体保持特定姿势或固定位置需要的力量。 • 动态力量是人体位置或姿势发生变化时动作的力量。
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1. 影响人体力量的个体因素
有很多因素会对人体力量有影响，比如基因、人的尺寸、训练、 动机、年龄、性别等。在这些因素中，年龄和性别的影响是比较显 著的两个因素。
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4.3.2 人体运动的范围
人体运动的范围通常受到两个因素的影响：人的尺 寸和关节活动的范围。关节活动的范围通常用关节运动 的角度来表现。
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4.3.2 人体运动的范围
人体运动的范围通常受到两个因素的影响：人的尺 寸和关节活动的范围。关节活动的范围通常用关节运动 的角度来表现。
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4.3.3 人体运动的时间
人体运动的时间是从运动开始到运动结束的时间。 人体运动的时间主要依赖于运动方向、运动距离、动作 特点、动作轨迹特征、负荷重量和运动精确性。
1. 运动方向。 研究的结果表明：
通过屈肘控制手臂的运 动，在左下方和右上方 能够运动更快。
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目的： （1）宏观：建立过程间、机器与人作业间等的最 佳匹配。 （2）微观：删除无效动作、减少等待、增加动作 节奏和提高工作效率。
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4.4.1 动作元素
必须动作
准备动作 无效动作
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ASME 18
人美 的国 动机 作械 分工 为程
师 种学 。会
（ ） 把
130
290
130
280
200
290
210
210
170
230
180
100
80
120
90
1220
710
2. 手的力量
手的力量与运动方向、角度以及肘关节的角度等有 密切关系。表3-7.
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2. 手的力量
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立姿弯臂时的力量分布
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2. 手的力量
立姿直臂时的力量分布
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4.3.1 人体运动的种类
（3）环转运动：指整根骨头绕骨的一个端点，并与骨 成一定角度的轴作旋转运动，运动的轨迹有点象一个圆 锥体的图形。
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4.3.2 人体运动的范围
人体运动的范围通常受到两个因素的影响：人的尺 寸和关节活动的范围。关节活动的范围通常用关节运动 的角度来表现。
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4.3.2 人体运动的范围
人体运动的范围通常受到两个因素的影响：人的尺 寸和关节活动的范围。关节活动的范围通常用关节运动 的角度来表现。
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4.3.2 人体运动的范围
人体运动的范围通常受到两个因素的影响：人的尺 寸和关节活动的范围。关节活动的范围通常用关节运动 的角度来表现。
人机工程学
机械工程与自动化学院
第四章 人的运动系统及其设计
4.1 肌肉 4.2 骨和关节运动 4.3 人体运动特征 4.4 人的操作动作分析 4.5 控制设计
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4.1 肌肉
4.1.1 肌肉的生理特征 1. 肌肉结构
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4.1.1 肌肉的生理特征
2. 肌肉收缩 粗微丝（肌球蛋白）和细微丝（肌动蛋白）和两端的
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4.2.2 骨杠杆
人体运动中，骨 在肌肉拉力下绕关节 转动，它的原理、结 构和功能与机械杠杆 相似，叫做骨杠杆。 （1）示例2：