[發明專利]中國功夫測試工程人

在審

• 申請號: 201210103934.9
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN103357157A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 朱東;林大全;張勝年;姚頌平;趙光圣;王遠萍;王兵
• 申請（專利權）人: 上海體育學院
• 主分類號: A63B69/00
• 分類號: A63B69/00;A63B69/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及運動仿真人體模型領域，特別是通過生物力學有限元分析制作仿真模型，以及對內部傳感器和數據采集與分析，實現測試武術對人體擊打時，體內外受力效果，提供定性-定量的解決方案。

背景技術

中國功夫測試工程人是根據生物力學、材料力學、人體工程學原理，利用組織力學等效特殊材料制成并配裝傳感-傳輸-分析-存儲電子系統的精密測試系統，代替人體用于擊打實驗，模擬出真人所受傷害范圍以及損傷程度，是一種可以重復使用的體育運動實驗設備。目前，碰撞實驗工程人的研究多用于汽車碰撞實驗，國外對于工程人的制作和改進已經進行了幾十年，而國內整個領域尚且處于起步階段。目前應用最為廣泛的為Hybird?III型(混合3型)工程人，Hybird?III型逐漸成為一種汽車碰撞試驗的國際標準，但是Hybird?III型工程人采用歐洲人體型，胸部僅監測汽車碰撞時前后向變形及受力，既不符合中國人體態特征，又不符合仿生結構，導致擊打試驗結果與真實情況的偏離。

實驗工程人在體育領域涉及甚少，在武術運動領域尚屬首例。設計制作的目的是利用中國功大測試工程人為中國武術的發展提供武術運動施力/受力的理論指導-實驗依據。借鑒現代生物力學的測試方法和汽車主動/被動碰撞所采用的安全工程人的測試技術，深入研究中國傳統武術運動的生物力學特征。研究運動員的勁力突發(寸勁)、穿透、持續等力學特征，受擊打人的受力及損傷情況，以提高武術運動的科學水平和應用水平。

介于國外的汽車碰撞試驗工程人從形態、結構、材料不能完全表現武術擊打的仿真效果，其原因為：汽車工程人頭部雖安裝了三維的加速度傳感器，但胸部僅能測試壓縮變形量，不能滿足中國功夫工程人軀干部測試系統的整體性測試和損傷評價工作；現有碰撞工程人無法表現人體內臟的損傷，僅可以通過胸的型變量進行推算，無法得到準確的內臟受力與響應加速度數據；無法估算在人受到擊打時，不同位置對于內臟力的沖擊力衰減傳遞效果，及內臟受力數據。因此，本中國功夫測試工程人對現有汽車碰撞工程人進行了全新改進和革新。

本發明解決了工程人體型設計和胸部的生物力學參數測試難題，對身體內部各主要臟器的力學參數的數據采集、信號傳輸、數據分析，進而對身體各器官的損傷效果進行仿真，定性或者定量評價武術運動員的發力特征和訓練效果。

發明內容

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

本發明采用一種測量與評價中國功夫擊打效果的人體仿真模型，通過仿真體模，及內部傳感器，數據采集與分析系統，后期對數據進行處理以及評價，完成測試武術對人體打擊效果評價的總體解決方案。其特征在于：所述中國功夫測試工程人主體分為頭部、頸部、胸部、腰部、三角形支撐架、液壓高度調節裝置、底座七部分，及相應生物力學信息采集-分析-損傷評估的計算機軟件系統。

本發明所述中國功夫測試工程人由里到外分別為5層分別：內部臟器傳感器、力學等效力傳遞填充材料海綿、力學等效傳遞填充材料橡膠、鋁合金骨架和外部仿肌肉層硅膠。

本發明所述中國功夫測試工程人體型采用中國成人50百分位人體基本特征，身高170cm，體重68.4KG，內部預置心、肺、肝、胃，其功能為模擬國人的體型及內部臟器，為人體受力、損傷評價及恢復治療提供數據。

本發明所述中國功夫測試工程人頸部由頸部鋁環-偏心橡膠組成并安裝頸部扭矩傳感器。

本發明所述中國功夫測試工程人傳感器胸部胸骨柄位置安裝力--加速度復合傳感器。

本發明所述中國功夫測試工程人內部傳感器在心臟位置放置圓球結構，圓球結構內置力--加速度復合傳感器。

本發明所述中國功夫測試工程人內部肝臟位置放置圓球結構，圓結構內放置力--加速度傳感器。

本發明所述中國功夫測試工程人內部肺部位置放置圓球結構，圓球結構內放置力--加速度傳感器。

本發明所述中國功夫測試工程人內部胃部位置放置圓球結構，圓球結構內放置力--加速度傳感器。

本發明所述中國功夫測試工程人具有鋁合金骨架，20根鋁合金肋骨對人體肋骨進行結構仿真。

本發明所述中國功夫測試工程人鋁合金骨架內側填充特種橡膠材料，通過橡膠的密度/模量配比，模擬身體內部臟器彈性和阻尼系數以及擊打時相似的沖擊力傳遞效果。

本發明所述中國功夫測試工程人腰部、軀干與下肢使用法蘭盤與其工程人腰部相連接。

本發明所述中國功夫測試工程人三角形支撐架，三角形支撐架內置液壓高度調節裝置。

本發明所述中國功夫測試工程人底部采用波特空氣吸盤。