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| 編輯推薦： |
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1.实验环境全面。本书中所有的步态分析实验包括了直道、弯道、楼梯、坡道、障碍物以及不同介质地面状态下的步态研究，几乎涵盖了日常生活中所有常见步态环境。2.数据分析全面。本书对从空间参数、时间参数、运动学参数、动力学参数、肌电活动参数、足底压力等各个方面对人体步态参数进行分析与研究，十分全面具体。3.本书是国家自然科学基金支持项目 （50975204）、天津市科技支撑项目（14ZCZDSY00010）、教育部博士点专项基金支持项目（20131208110005），题具有较高的社会效益和学术价值。
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| 內容簡介： |
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本书在简单阐述有关人体步态基本理论的基础上，结合多年来所开展的人体步态实验，基于人体步态分析进行了行走稳定性研究。全书共分五章，前两章是对人体步态相关基础理论及研究方法的综合阐述，包括步态分析的基本概念、步态分析参数、步态研究方法及常见测量系统等。后三章分别为人体在楼梯及坡道两种步态环境下的稳定性与自适应平衡、人体行走稳定性研究以及不同结构环境人体行走下肢生物力学特性研究。其中，对人体在楼梯及坡道两种步态环境下的稳定性与自适应平衡研究中主要对人体足底压力和表面肌电进行了分析。在人体行走稳定性研究中，包括了材料止滑性能试验、弯道行走实验、负重行走实验、不同足部约束状态下的行走实验。在不同环境人体行走下肢生物力学特性研究中，主要包括楼梯行走、跨越障碍物以及滑跌状态下的下肢生物力学特性研究。本书可为步态分析研究提供理论指导。同时，对双足机器人、人工关节、助行及康复辅具等的设计研究提供参考。
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| 關於作者： |
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张峻霞 ，天津科技大学机电工程学院院长，天津市轻工工程学会理事长，科研方向是人机工程学、人体仿生机构设计。担任的科研项目及科研成果如下： 1.国家自然科学基金项目：基于滑跌事故预测模型的助行器行走稳定性研究（50975204）2.天津市科技支撑项目：智能仿生动力式助行器的研制（14ZCZDSY00010）3.教育部博士点专项基金：结构环境下步态失稳反应机理及平衡控制策略研究（20131208110005）4.发明专利：下肢残障者专用小型保洁车（ZL201410093591.1）、外骨骼式康复辅助装置（ZL201510446129.X）、自给式下肢助行器（ZL201110141855.2）
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| 目錄：
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第1章步态分析与步态研究方法概述1
1.1步态分析概述1
1.1.1步态分析的概念1
1.1.2步态分析的发展历史3
1.1.3步态分析的意义与应用4
1.2步态分析的基础6
1.2.1人体行走机制6
1.2.2人体行走稳定机理10
1.3人体下肢的生理结构13
1.3.1人体空间坐标系13
1.3.2人体下肢骨骼14
1.3.3人体下肢肌肉17
1.3.4足部结构与功能19
1.3.5人体下肢主要关节的运动能力25
1.4步态分析参数26
1.4.1空间参数26
1.4.2时间参数27
1.4.3运动学参数28
1.4.4动力学参数29
1.4.5肌电活动参数30
1.4.6能量代谢参数31
第2章步态分析方法与常见测量系统介绍32
2.1常用步态分析方法32
2.1.1观察法32
2.1.2肌电分析法32
2.1.3多刚体简化逆动力学分析法33
2.1.4影像解析法33
2.1.5有限元分析法33
2.2测量系统33
2.2.1三维步态分析系统简介33
2.2.2Vicon光学三维动作捕捉系统36
2.2.3肌电信号概述39
2.2.4足底压力分析简介42
第3章人体行走特定坡度的坡道与楼梯的自适应平衡研究47
3.1基于足底压力的坡道步态失稳自适应平衡研究47
3.1.1实验变量47
3.1.2实验设备47
3.1.3实验设置49
3.1.4实验结果54
3.1.5结果分析55
步态分析与行走稳定性研究目录3.2基于表面肌电信号的坡道步态失稳自适应平衡研究58
3.2.1实验变量58
3.2.2实验设置59
3.2.3实验结果60
3.2.4结果分析63
3.2.5双足机器人自适应平衡控制方法探究63
3.3基于表面肌电信号的不同路况下人体行走步态特征研究65
3.3.1实验方案65
3.3.2实验设备66
3.3.3结果分析66
第4章人体行走稳定性研究72
4.1滑跌概率预测及优化模型72
4.1.1基于人体步态分析的滑跌概率预测模型研究72
4.1.2基于人体步态分析的滑跌概率预测模型优化研究86
4.2转弯及弯道行走对步态稳定性的影响研究99
4.2.1转弯行走对步态稳定性的影响99
4.2.2弯道行走步态特性研究120
4.3负重对人体行走稳定性的影响研究助行器结构质量配置对步态
特性的影响研究122
4.3.1实验设置122
4.3.2实验分析122
4.3.3质量配置策略模型127
4.3.4实验结论130
4.4足部结构对人体行走稳定性的影响研究130
4.4.1实验变量130
4.4.2实验设置131
4.4.3实验方案134
4.4.4实验对象135
4.4.5实验设备135
4.4.6实验结果及分析135
第5章不同结构环境人体行走下肢生物力学特性研究146
5.1楼梯行走下肢生物力学特性研究146
5.1.1研究目的146
5.1.2实验变量和方法146
5.1.3实验结果148
5.2滑跌过程中下肢肌肉力学研究149
5.2.1实验方案149
5.2.2EMG数据处理和滑跌判据150
5.2.3结论151
5.3跨越水平方向障碍物的步态及应用研究152
5.3.1跨越水平方向障碍物实验设计152
5.3.2跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学分析158
5.3.3跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学参数显著性分析182
5.3.4应用研究199
5.3.5结论202
参考文献203
第1章步态分析与步态研究方法概述1
1.1步态分析概述1
1.1.1步态分析的概念1
1.1.2步态分析的发展历史3
1.1.3步态分析的意义与应用4
1.2步态分析的基础6
1.2.1人体行走机制6
1.2.2人体行走稳定机理10
1.3人体下肢的生理结构13
1.3.1人体空间坐标系13
1.3.2人体下肢骨骼14
1.3.3人体下肢肌肉17
1.3.4足部结构与功能20
1.3.5人体下肢主要关节的运动能力25
1.4步态分析参数27
1.4.1空间参数27
1.4.2时间参数28
1.4.3运动学参数29
1.4.4动力学参数30
1.4.5肌电活动参数31
1.4.6能量代谢参数31
第2章步态分析方法与常见测量系统介绍32
2.1常用步态分析方法32
2.1.1观察法32
2.1.2肌电分析法32
2.1.3多刚体简化逆动力学分析法33
2.1.4影像解析法33
2.1.5有限元分析法33
2.2测量系统33
2.2.1三维步态分析系统简介33
2.2.2Vicon光学三维动作捕捉系统36
2.2.3肌电信号概述39
2.2.4足底压力分析简介42
第3章人体行走特定坡度的坡道与楼梯的自适应平衡研究47
3.1基于足底压力的坡道步态失稳自适应平衡研究47
3.1.1实验变量47
3.1.2实验设备47
3.1.3实验设置49
3.1.4实验结果54
3.1.5结果分析55
3.2基于表面肌电信号的坡道步态失稳自适应平衡研究58
3.2.1实验变量58
3.2.2实验设置59
3.2.3实验结果60
3.2.4结果分析63
3.2.5双足机器人自适应平衡控制方法探究63
3.3基于表面肌电信号的不同路况下人体行走步态特征研究65
3.3.1实验方案65
3.3.2实验设备66
3.3.3结果分析66
第4章人体行走稳定性研究72
4.1滑跌概率预测及优化模型72
4.1.1基于人体步态分析的滑跌概率预测模型研究72
4.1.2基于人体步态分析的滑跌概率预测模型优化研究86
4.2转弯及弯道行走对步态稳定性的影响研究99
4.2.1转弯行走对步态稳定性的影响99
4.2.2弯道行走步态特性研究120
4.3负重对人体行走稳定性的影响研究助行器结构质量配置对步态特性的影响研究122
4.3.1实验设置122
4.3.2实验分析122
4.3.3质量配置策略模型127
4.3.4实验结论130
4.4足部结构对人体行走稳定性的影响研究130
4.4.1实验变量130
4.4.2实验设置 131
4.4.3实验方案134
4.4.4实验对象135
4.4.5实验设备135
4.4.6实验结果及分析135
第5章不同结构环境人体行走下肢生物力学特性研究146
5.1楼梯行走下肢生物力学特性研究146
5.1.1研究目的146
5.1.2实验变量和方法146
5.1.3实验结果148
5.2滑跌过程中下肢肌肉力学研究149
5.2.1实验方案149
5.2.2EMG数据处理和滑跌判据150
5.2.3结论151
5.3跨越水平方向障碍物的步态及应用研究152
5.3.1跨越水平方向障碍物实验设计152
5.3.2跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学分析158
5.3.3跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学参数显著性分析182
5.3.4应用研究199
5.3.5结论202
参考文献203
第1章步态分析与步态研究方法概述1
1.1步态分析概述1
1.1.1步态分析的概念1
1.1.3步态分析意义与应用5
1.2步态分析的基础6
1.2.1人体行走机制6
1.2.2人体行走稳定机理11
1.3人体下肢的生理结构15
1.3.1人体空间坐标系15
1.3.2人体下肢骨骼15
1.3.3人体下肢肌肉19
1.3.4足部结构与功能22
1.3.5人体下肢主要关节的运动能力27
1.4步态分析参数29
1.4.1空间参数29
1.4.2时间参数29
1.4.3运动学参数32
1.4.4动力学参数33
1.4.5肌电活动参数34
1.4.6能量代谢参数35
第2章步态分析方法与常见测量系统介绍36
2.1常用步态分析方法36
2.1.1观察法36
2.1.2肌电分析法36
2.1.3多刚体简化一逆动力学分析37
2.1.4影像解析法37
2.1.5有限元分析法37
2.2测 量 系 统37
2.2.1三维步态分析系统简介37
2.2.2Vicon光学三维步态分析系统40
2.2.3肌电信号概述43
步态分析与行走稳定性研究目录2.2.4足底压力分析简介47
第3章人体行走楼梯与特定坡度的坡道的自适应平衡研究52
3.1基于足底压力的坡道步态失稳自适应平衡研究52
3.1.1研究变量52
3.1.2试验设备52
3.1.3实验设置53
3.1.4实验结果60
3.1.5结果分析60
3.2基于表面肌电的坡道步态失稳自适应平衡研究64
3.2.1实验变量64
3.2.2实验设置64
3.2.3试验结果66
3.2.4结果分析68
3.3基于肌电信号的不同路况下人体行走步态特征研究71
3.3.1实验方案71
3.3.2数据处理72
3.3.3结论73
第4章人体行走稳定性研究79
4.1滑跌概率预测及优化模型79
4.1.1基于人体步态分析的滑跌概率预测模型研究79
5.2ACOF分布假设检验91
4.1.2基于步态分析的滑跌概率预测模型优化研究93
4.2人体弯道及转弯行走对步态稳定性的研究111
4.2.1转弯行走对步态稳定性的影响111
4.2.2弯道行走步态特性研究132
4.3负重对人体行走稳定性的研究助行器结构质量
配置对步态特性影响研究137
4.3.1实验设置137
4.3.2实验分析137
4.3.3质量配置策略模型142
4.3.4实验结论145
4.4足部结构对人体行走稳定性的影响研究146
4.4.1实验变量146
4.4.2实验设置 146
4.4.3试验方案150
4.4.4结果分析152
第5章不同结构环境人体行走下肢生物力学特性研究163
5.1楼梯行走下肢生物力学特性研究163
5.1.1研究意义163
5.1.2实验变量163
5.1.3实验结果166
5.1.4研究结果167
5.1.5结果分析168
5.2滑跌过程中下肢肌肉力学研究168
5.2.1实验方案168
5.2.2数据处理 169
5.2.3结论170
5.3跨越水平方向障碍的步态及应用研究171
5.3.1跨越水平障碍物试验设计171
5.3.2跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学分析178
5.3.3跨越水平方向不同尺寸障碍物步态参数显著性分析196
5.3.4应用研究212
5.3.5结论216
参考文献218
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| 內容試閱：
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行走作为人类日常运动主要的方式之一，其运动形式涉及骨骼、关节、肌肉、神经等多方面的共同协调控制，因此，行走是一项极其复杂的运动。步态分析是对步态特征的科学描述，是生物力学分析的一个重要分支，其主要内容包括时间空间分析、运动学分析与动力学分析。步态分析是探究导致步态变异的内在诱因的必要手段，是揭示行走过程中维持与恢复稳定性机理的重要方法。步态分析可以应用于医疗诊断、体育训练和生物特征识别，因此，步态分析以及行走稳定性研究具有重大的意义，引发了越来越多的研究人员的关注。本书的出版有助于相关疾病的临床诊断、疗效评估以及康复训练，同时对双足机器人、人工关节、助行器及康复辅助器具等的设计研究具有重要的参考价值，此外，对人体行走稳定性和滑跌事故预测的研究也具有重要意义。
本书主要内容的编写历时已久，作者从2009年开始，在国家自然科学基金（50975204）、高等学校博士学科点专项科研基金（20131208110005）等项目的支持下，在步态和行走稳定性方面进行了十余年的研究工作，在30多名研究生的共同努力下，取得了一些研究成果，本书即为这些研究成果的总结，希望这些研究成果能为相关领域的研究人员提供借鉴和帮助。
本书由天津科技大学机械工程学院张峻霞教授主持编写，参加编写的还有天津科技大学苏海龙、曹琳两位老师，以及张芸芸、王慰慰、刘业芳、葛娟、王文武、司莹、龚梦、成方敏、窦树斐、许兆健、王喆豪、刘琪、张秋晨、杨芳、邵洋洋、张子倩、曾琪、邱念等研究生，在此向他们表示诚挚的谢意。本书是在天津市科学技术协会（简称天津市科协）的资助下出版的，在此特别感谢天津市科学技术协会的大力支持。
由于作者水平有限，书中难免有纰漏和欠妥之处，诚挚期盼同行和广大读者批评指正。
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