文献综述(或调研报告):
在进行站立或走动时,人体的质心(Centre of Mass, CoM)的位置极大地关系到人体的运动的稳定性。如图1所示,在稳定地静止站立时,质心的投影必须落在支持多边形中[1]。为了方便地描述人体的运动,研究者们提出了多种计算质心的方法,其中最常用的为分割法。这一方法基于用人体测量学表格(Anthropometric Data, AT)表格建立起的人体运动学模型[2]。分割法建立各段肢体的位置和方向,结合AT提供的各肢体的质量和质心位置,从而实现对人体整身质心的估测。最常用的AT表格分别由Zatsiorsky [3], Winter [4]和De Leva [5] 提出。
图1 保持静止姿势要求质心位置的投影在支持多边形中
但是在非典型质量分布的个体例如偏瘫、肥胖、佝偻患者及部分运动员中,AT的运用就遇到了麻烦。Gonzaacute;lez等人将AT方法与SESC方法所得质心的精度进行了对比[1]。他们在实验中往实验对象的上下肢增加额外负重,而实验结果表明:在特殊质量分布的情况下,使用AT方法所得质心的位置误差比SESC方法得到的质心位置误差大得多(加定量数据,不要只有“大得多”这样的定性说法)。
用SESC估测整身质心的方法由Espiau和Boulic等人在1998年提出[6]。SESC方法把各个肢体的质量信息转换为一条线性链上的几何信息。与其他分割方法一样,SESC也要求对实验对象位置信息进行实时跟踪。SESC建立起的模型对于可用同一模型描述的对象是极为通用的[7]。
SESC的建立是将各段肢体对应的矢量(包含质量、质心位置、前后关节地相对位置等信息)和通过拆分和合并运算,转化为一条线性连接的运动链。图2展示了一个包含两环节的平面多体系统及其对应的SESC模型。SESC的终点指向系统的总体质心位置。
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