8、人体上肢肌腱力估计与下肢外骨骼设计模拟

人体上肢肌腱力估计与下肢外骨骼设计模拟

在人体运动研究领域，对上肢肌腱力的准确估计以及下肢外骨骼的设计优化一直是重要的研究方向。下面将详细介绍相关的研究内容和成果。

人体上肢肌腱力估计

在人体上肢肌腱力估计方面，采用了基于视觉跟踪的逆动力学方法，并提出了基于肌电图（EMG）的正向动力学模型来验证逆动力学的结果。

• 数据对比 ：以200秒为间隔，通过逆动力学模型估计的肌腱力计算得到的均方根（RMS），受试者1为5.06N，受试者2为2.38N；而基于EMG的正向动力学估计的肌腱力计算得到的RMS，受试者1为3.69N，受试者2为1.99N，分别占逆动力学估计值的72.95%和83.88%。在200秒间隔内，逆动力学估计的伸肌总腱（ECU）产生的最大力，受试者1为23.65N，受试者2为11.34N；基于EMG的正向动力学方法估计的值，受试者1为18.14N，受试者2为9.28N，分别占逆动力学估计值的76.70%和81.83%。
• 决定系数分析 ：受试者1的两个估计力数据的决定系数R²为0.404，意味着两条曲线在40.4%的时间内相互靠近；受试者2的R²为0.7321，即两条曲线在73.2%的时间内相互靠近。
• 原因分析 ：出现这种结果的主要原因，一方面是ECU的EMG信号通过预处理得到了良好的放大，且受试者2的ECU肌肉产生了过大的力；另一方面，受试者2不进行任何体育锻炼，而受试者1定期运动。研究表明，上肢的EMG信号会受到剧烈运动导致的肌肉疲劳的影响，从而降低任务期间的肌肉激活水平，这可能是受试者1的情况。