Three-Dimensional Analysis of Human Locomotion pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-02-25

价格:USD 169.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471969495

丛书系列:

图书标签:

Human Locomotion
Biomechanics
Kinetics
Kinematics
Gait Analysis
Motion Analysis
3D Analysis
Musculoskeletal System
Sports Biomechanics
Rehabilitation

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具体描述

运动生物力学的奥秘：人体运动的精细描绘第一章：运动的本质与基础概念本书旨在深入探讨人体运动的物理学原理及其在生物学背景下的复杂表现。我们从运动学的基本概念入手，解析位移、速度和加速度在描述人体活动中的核心作用。重点阐述了刚体、柔性体以及它们在生物力学分析中的差异。传统的牛顿力学框架被引入，用以理解驱动运动的力量——包括主动力（肌肉收缩）和被动力（重力、地面反作用力）。第二章：生物力学测量技术与数据采集在精确分析运动之前，必须建立可靠的测量系统。本章详细介绍了运动捕捉技术（光学、惯性测量单元）的应用及其精度限制。我们讨论了力板技术，用以量化地面反作用力（GRF）和压力分布，这对理解行走、跑步中的能量转换至关关重要。此外，高级的影像分析技术，如X射线透视法在评估关节运动轨迹中的应用也被详述。数据预处理，包括滤波和平滑技术，确保了原始数据的可靠性，为后续的生物力学建模奠定基础。第三章：关节力矩的计算与肌肉的生物力学角色人体运动是多关节协调作用的结果。本章聚焦于如何通过逆向动力学方法，根据已知的运动学数据（位置、速度、加速度）计算出关键关节（如髋、膝、踝）所承受的力矩。我们详细解析了力矩的产生机制，区分了主动力矩（肌腱拉力产生的扭矩）和被动力矩（韧带和软组织限制）。肌肉作为主要的执行者，其收缩特性、肌电活动（EMG）与产生的力矩之间的定量关系是本章的重点探讨内容，辅以等长收缩、向心收缩和离心收缩在运动控制中的具体表现。第四章：步态分析的精细结构行走和跑步是人类最基本的运动形式，其周期性的重复性为深入研究提供了理想的模型。本章将步态周期划分为支撑期、摆动期和双支撑期，并对每个阶段的运动学参数（关节角度、角速度）和动力学参数（GRF矢量、压力中心轨迹）进行了详尽的描述和比较。我们引入了能量学分析，探讨了步态过程中势能与动能的相互转化，揭示了行走效率的内在机制。对步态异常（如跛行）的分析方法也在此处被提出，用以指导临床康复策略的制定。第五章：上肢运动的自由度与作业空间与下肢运动的限制性相比，上肢展现出极高的灵活性和多功能性。本章集中分析肩带、肩关节、肘关节和腕关节的复杂运动学。我们利用欧拉角和四元数等数学工具描述了三维空间中上肢的姿态和运动范围（ROM）。特别关注了“抓取”和“投掷”等复杂任务中，多关节的协调控制模式。作业空间（Work Space）的几何形状及其对任务执行成功率的影响，是本章理论构建的核心。第六章：生物力学建模与仿真技术为了预测和优化人体运动，建立数学模型是必不可少的步骤。本章介绍了不同层次的生物力学模型：从简化的质点模型到高度详细的刚体链模型。拉格朗日方程和牛顿-欧拉法被用作推导运动微分方程的工具。此外，计算仿真技术（如有限元分析，FEA）在评估骨骼、软骨在受力下的应力分布和变形趋势中的应用也被纳入探讨，这对于理解损伤机制至关重要。第七章：运动控制与神经生理学关联运动的产生离不开中枢神经系统的精确调控。本章将生物力学分析与神经科学相结合，探讨了反射活动、本体感觉输入和视觉反馈在维持运动稳定性中的作用。姿势控制和平衡维持被视为一个动态的反馈系统，分析了重心（CoM）和压力中心（CoP）之间的关系。我们讨论了运动规划（Motor Planning）的理论模型，解释了神经系统如何预先计算所需的肌肉力矩来完成特定的动作。结论：生物力学在实际应用中的展望最后，本书总结了生物力学研究成果在运动训练优化、康复工程、人机工程学设计等领域的实际转化。通过对人体运动的深入理解，我们可以更科学地设计训练方案，开发更符合人体生理特点的辅助设备，从而提升人类活动的质量和效率。未来的研究方向，如实时反馈控制系统和个性化生物力学模型，为该领域的持续发展指明了方向。