人體運動系統對變周期快速動態約束的適應及最佳化

《人體運動系統對變周期快速動態約束的適應及最佳化》是依託湖北大學，由李樹屏擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：人體運動系統對變周期快速動態約束的適應及最佳化
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：李樹屏
• 依託單位：湖北大學

項目摘要

騎手自身的動態穩定性和對馬匹運動的順應性的統一是速度賽馬的獨特特徵。穩定性和順應性是兩個不同的力學問題，本研究藉助計算機輔助影像解析、GPS和慣性測量技術，以馬匹運動為人體外部約束源，套用動態系統理論的多環節系統分析和周期性動作分析方法，研究人體運動系統在常速和超越、以及速度轉換過程中對變周期快速動態約束的適應和最佳化，不僅對全面和準確地了解神經- - 肌肉系統對人體動作控制和發展有著獨特的理論意義，對速度賽馬騎手的選拔和培訓有直接套用價值，而且對仿生高速運動機器人的設計、提高生產效率、國防裝備製造以及健身醫療都有實際意義。

結題摘要

根據項目研究申請書列出的研究目標，研究結果報告分為以下四個部分。 1. 不同水平騎師在常速下的動作模式（節奏特徵）的識別 採用影像攝影和數位化解析獲取騎師和賽馬運動模型及數據。高水平騎師的騎乘技術具有三個特徵：一是節奏特徵，騎師的身體豎直位移呈正弦曲線形式；二是相位特徵，身體豎直位移方向與賽馬的運動呈反相位；三是振幅特徵，騎師的運動幅度小於賽馬的運動幅度。騎師與賽馬的配合由身體各環節通過髖、膝、踝關節角度的調節變化來實現。藉助相位分析相同和不同關節的角度—角速度關係，角度差—角速度差（相對相位）的關係，能從多維度了解人體骨骼—關節—肌肉運動系統動作順序和過程，即動作模式。從而從整體和細觀兩個角度評定騎師的運動系統協調能力和技術水平。 2. 人體運動系統對變周期動態約束的適應和最佳化模式 無論是摺疊式、屈膝式或站立式騎姿，還是馬鐙的長短，或者是騎乘時身體伸展幅度的大小，甚至騎師的體重大小，都不是人—馬系統協調的關鍵。關鍵在於要與所騎乘的馬匹的運動協調，要根據騎師本身結構機能特點確定騎姿、馬鐙的長短和身體的伸展幅度。賽馬比賽全程速度的分配十分重要。對香港賽馬會2012-2013賽季獲得前四名的賽馬（有獎金的名次）分段速度分析顯示：絕大多數採用低--中—快速，和中—低--快速模式。 3．速度賽馬騎師特徵體能（素質）分類及其發展 本項目研究組主持了伊犁馬術學校首屆學員的身體素質測評，參與了香港賽馬會見習騎師學校招聘新學員的身體素質測試。據此提出了選拔和發展與人體運動系統有關的特徵體能（素質）的方案。速度賽馬騎師的基礎素質測試包括：握力、立定跳遠、動作穩定性、平衡、雙手協調、五米三向折返跑、長跑等。速度賽馬騎師的專項素質包括：力量素質、柔韌素質、靈敏素質、耐力素質和平衡素質等，並提出了相應的訓練方法。 4. 小結與展望 本項目研究從不同水平騎師的節奏特徵的識別、人體運動系統對變周期動態約束的適應和最佳化模式、速度賽馬騎師特徵體能（素質）分類及其發展三個方面研究了速度賽馬騎師的動作結構、技術模式和特徵體能及其訓練。加深了對人體神經─肌肉系統協調和控制功能的認識。基本上達到了預期的研究目標。本項目研究待完善之處主要是需要充實高水平速度賽馬騎師的專項素質指標數據。展望進一步的研究包括拓展套用研究和仿真模擬，克服重複測量的困難。其中無阻尼自由振動系統仿真已經初步完成。