专利名称：一种步进滑摔倾向的动态判断方法
技术领域：
本发明涉及一种步进滑摔倾向的动态判断方法，属于步进摩擦评估方法技术领域。
背景技术：
行走是人们日常生活中最常见的运动，而在行走过程中由于路面状况、行人所穿的鞋子、行人所处的状态等条件不同，时常发生打滑甚至摔倒的现象。严重的打滑会造成人体失稳甚至跌倒。一旦发生跌倒就有可能对人体造成伤害，尤其是对于老年人，由于打滑而产生的摔倒可使他们的肌肉、骨骼受到损伤，甚至造成死亡事故。目前，关于防滑问题的研
究主要是提高鞋底或路面的防滑性能。而鞋底、路面防滑性能的表征都是采用鞋底或路面在固定条件下的静摩擦系数或动摩擦系数。这种表征方法不能反映人体在行走过程中发生滑摔的真实状况，因为人体行走是ー个动态过程，在此过程中的每个状态下脚与地面的接触状态不同，其摩擦系数也不同。因此，需要有一种根据人体行走动态过程来判断人体在行走过程中发生滑摔倾向性大小的判据。
发明内容
本发明的目的是减少人体在行走过程中发生滑摔事故的几率，为鞋底材料和地面材料防滑性能评价依据。本发明为解决上述技术问题而提出一种步进滑摔倾向的动态判断方法，该方法的步骤如下
1.检测出人体行走过程中脚与地面之间相互作用的三维カ；
2.根据该カ随时间变化的动态特性，判断人体行走过程中的动态摩擦学特性；
3.根据人体行走的动态摩擦学特性，判断人体行走过程中各个不同阶段发生滑摔的倾向性大�。颂逍凶呤钡幕骨阆蛑饕【鲇谇昂蠓较虻哪Σ撂匦裕比私庞氲孛嬷涞木材Σ料凳笥诮怕涞厥彼枰哪Σ料凳凳保颂逍凶呤辈换岷笱龌梗比私庞氲孛嬷涞木材Σ料凳笥诮牌鸩绞彼枰哪Σ料凳凳保颂逍凶呤辈换岱⑸案┗�。所述步骤I中測量出的三维カ分别为正常人在行走时脚与地面之间的作用力在人体前进方向的分量、作用力在人体侧向的分量和作用力在人体垂直方向的分量。本发明的有益效果是本发明通过检测出人体行走过程中脚与地面之间相互作用的三维カ随时间变化的动态特性，得出其动态摩擦学特性，并根据该动态摩擦学特性判断人体行走过程中各个不同阶段发生滑摔的倾向性大�。颂逍凶呤钡幕骨阆蛑饕【鲇谇昂蠓较虻哪Σ料凳颂逶谛凶吖讨蟹⑸で阆蛐源笮〉呐芯荨�
图I是本发明实施例中的总体三维カ随时间变化规律曲线图；图2是本发明实施例中的三维カFx随时间变化规律曲线 图3是本发明实施例中的三维カFy随时间变化规律曲线 图4是本发明实施例中的三维カFz随时间变化规律曲线 图5是本发明实施例中的摩擦系数/^随时间变化规律曲线 图6是本发明实施例中的摩擦系数//,随时间变化规律曲线 图7是本发明实施例中的总体摩擦系数U随时间变化规律曲线图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进ー步说明。 本发明的一种步进滑摔倾向的动态判断方法具体步骤如下
(I )·采用三维测カ台检测出人体在行走过程中的三维カ，分析三维カ随时间的变化规律，例如，图I至图4所示是某试验者在行走过程中的三维カ分布。由图3可见，正常人在行走时脚与地面之间的作用力在人体前进方向的分量(Fy)有两个峰值，并且方向也发生了改变；如图2所示，作用力在侧向的分量(Fx)始終保持ー个方向，且为人体的外侧方向，且存在两个峰值；如图4所示作用力在垂直方向的分量(Fz)也存在两个峰值，且指向下方。(2).根据三维力的分布,结合公式//ァ/7ノZ7、ガ,=/7,//7、计算出人体在行走时的摩擦系数分布规律，根据图I所示三维カ分布规律计算出的摩擦系数规律曲线，如图5至图7所示，人体在行走时的侧向摩擦系数值很�。掖嬖诹礁龇逯担磺昂蠓较虻哪Σ料凳导捌浔浠媛捎胄凶呤钡淖芴迥Σ料凳导捌浔浠媛纱笾孪嗟保叶即嬖诹礁龇逯�。(3).根据摩擦系数变化规律判断人体行走时的滑摔倾向。例如正常人在行走时可能会存在两种滑摔倾向，ー是侧向滑摔，只可能发生侧向外滑，而不会发生向内滑；ニ是前后滑摔，在起步时容易发生向前滑，在落地时容易发生向后滑。根据图5至图7中的摩擦系数变化规律可知，总体摩擦系数//受控于前后方向的摩擦系数(两条曲线外形相同)，因此人体行走时的滑摔倾向主要取决于前后方向的摩擦特性，只有当人脚与地面之间的静摩擦系数超过图7中曲线上的最大值时(O. 227)，人体才能够安全行走不出现打滑。要使行走时不发生侧滑，需要使脚与地面之间的静摩擦系数大于图5中曲线的最大值(O. 077)，要使行走时不发生向前或向后滑，则需使脚与地面之间的静摩擦系数大于图6中曲线的最大值(O. 227)。图6中曲线的第一个峰值代表脚落地时所需要的摩擦系数值，当脚与地面之间的静摩擦系数值大于该值吋，人体行走时不会后仰滑倒；曲线的第二个峰值代表脚起步时所需要的摩擦系数值，当脚与地面之间的静摩擦系数大于该值时，人体行走时不会发生前俯滑倒。
权利要求
1.一种步进滑摔倾向的动态判断方法，其特征在于该判断方法的具体步骤如下 .1).检测出人体行走过程中脚与地面之间相互作用的三维カ； .2).根据该カ随时间变化的动态特性，判断人体行走过程中的动态摩擦学特性； .3).根据人体行走的动态摩擦学特性，判断人体行走过程中各个不同阶段发生滑摔的倾向性大�。颂逍凶呤钡幕骨阆蛑饕【鲇谇昂蠓较虻哪Σ撂匦裕比私庞氲孛嬷涞木材Σ料凳笥诮怕涞厥彼枰哪Σ料凳凳保颂逍凶呤辈换岷笱龌梗比私庞氲孛嬷涞木材Σ料凳笥诮牌鸩绞彼枰哪Σ料凳凳保颂逍凶呤辈换岱⑸案┗�。
2.根据权利要求I所述的步进滑摔倾向的动态判断方法，其特征在于所述步骤I)中測量出的三维カ分别为正常人在行走时脚与地面之间的作用力在人体前进方向的分量、作用力在人体侧向的分量和作用力在人体垂直方向的分量。
全文摘要
本发明公开了一种步进滑摔倾向的动态判断方法，该方法利用人体在行走过程中脚与地面之间相互作用力随时间的动态变化特性，来评估人体行走过程中发生滑摔的倾向性大小。首先，检测出人体行走过程中脚与地面之间相互作用的三维力；其次，根据该力随时间变化的动态特性，判断人体行走过程中的动态摩擦学特性；最后，根据人体行走的动态摩擦学特性，判断人体行走过程中各个不同阶段发生滑摔的倾向性大�。比私庞氲孛嬷涞木材Σ料凳笥诮怕涞厥彼枰哪Σ料凳凳保颂逍凶呤辈换岷笱龌梗比私庞氲孛嬷涞木材Σ料凳笥诮牌鸩绞彼枰哪Σ料凳凳保颂逍凶呤辈换岱⑸案┗�。从而提出人体安全行走的可靠条件。
文档编号G01N19/02GK102692376SQ20121001065
公开日2012年9月26日 申请日期2012年1月15日 优先权日2012年1月15日
发明者刘雅琴, 张永振, 杜三明, 牛永平, 贾利晓, 陈跃 申请人:河南科技大学
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