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基于人机工程学的躯干转体测量仪的研制

编辑:郭辉|刘韵婷|张一民 单位:北京体育大学运动人体科学学院|沈阳工业大学机械工程学院|东北大学信息科学与工程学院

来源:第十届全国体育科学大会发布日期:2015-06-30 12:00:47浏览:150次

研究目的:体质测量与评价,离不开科学的测量方法和测量仪器。鉴于当前已有的测量仪器无法完全满足躯干转体测量准确性的要求,针对性地开展了基于人机工程学的躯干转体测量仪的研制。通过科学的测量方法评价大众的体质健康,已成为全民健身领域关注的热门课题之一。柔韧素质是身体素质的重要组织部分,也是体质健康的重要组成部分。身体的柔韧性通常用关节的活动度(即关节转动的角度)来测评,在实验室一般用量角器、曲率计、倾角计及测量尺来测量关节活动度,进而反映关节柔韧性。良好的柔韧性有助于完成运动和预防组织损伤。躯干是链接四肢和头部的核心,是支配身体运动的关键环节。躯干的柔韧性(核心柔韧)是身体柔韧性的重要环节。人机工程学研究人在某种工作中的剖解学、生理学、生物力学、人体测量学等方面的各种因素,把人的因素作为产品设计的重要条件和原则,研究人与机的相互作用,以达到人-机系统总体性能的最优化。本文采用人机工程学原理和机械设计原理开发设计出躯干转体测量仪,以期在丰富体质测量方法的同时提高测试的准确性。

研究方法:运用人体工程学和机械设计方法,利用CAD工程App,结合人机工程学理论和我国成年人人体尺寸国家标准,绘制装配图和零件图,最终研制出一种躯干转体测量仪。

研究结果:1.研制出躯干转体测量仪主要结构。躯干在水平面的柔韧性用躯干转体角度来表示,即两髋关节所在的直线与两肩关节所在的直线的夹角。先固定髋关节,后转动两肩,两肩转动的角度即为躯干转体角度。躯干转体测量仪是一种基于人机工程学设计的,包括三个方面的机构,一个是座椅机构、另外两个是纵向导向调整机构和转体测量机构,纵向导向调整机构分别与座椅机构和转体测量机构连接,当纵向导向调整机构纵向调整高度时,转体测量机构的高度也会根据受试者的坐高相应调整。

2.躯干转体测量仪工作原理是通过测量躯干在水平面内活动的幅度(即两髋所在直线与两肩所在直线的夹角),来反应躯干的柔韧性。根据关节活动的固定方式,采用下固定,固定两髋,转动两肩来达到转体效果。测量时让受试者坐在座椅上,然后用固定带固定下肢,再通过纵向导向调整机构调整转体测量机构的高度,高度调整到合适的位置后,固定此高度。转体测量机构的肩部夹具固定受试者的双肩,受试者面向正前方,指针指向零刻度值,检测人员发出开始转体的指令后,受试者向左或向右转,转到最大位置,指针所指的刻度即为躯干转体的角度。

研究结论与建议:本文设计了一种新型躯干转体测量仪,画出装配图和零件图。在设计过程中充分考虑人机工程学的原理,对被测量者的动作规范性要求不高,只需被测量者坐于座椅上,用固定带固定下肢,然后使用肩部夹具夹住肩部,转动腰部及以上躯干,通过指针在刻度盘上的滑动位置即可获得躯干转体测量值,测试方法较简单、安全,测量结果较为准确,能较准确地反映躯干转体的活动范围。建议测量躯干转体角度时使用此种更为精确的测量仪。

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