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中国成年人人体惯性参数国家标准的制定

作　者: 刘静民
导　师: 金季春
学　校: 北京体育大学
专　业: 运动生物力学
关键词: 国家标准人体惯性参数环节质量环节质心转动惯量相对质量质心相对位置人体质心仪三线扭摆仪回归方程
分类号: G804
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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引　用: 3次
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内容摘要

为适应我国现代化步伐,为相关行业提供中国人体惯性参数标准,进行相关领域的研究和产品设计,本研究以“中国成年人人体尺寸数据库”及相关标准和“ CT法确定人体环节惯性参数的研究”两项科研成果为基础,结合机械、电子、力学、计算机等多种知识和技术手段研制出高精度人体惯性参数实验测量系统,在对80名成年男子和40名成年女子样本进行了惯性参数测量后,建立了计算中国成年人人体惯性参数的回归方程,制定了《成年人人体惯性参数》国家标准。标准中包括如下内容:根据体重、身高计算中国成年男子、成年女子各环节质量、质心的二元回归方程;计算中国成年男子、成年女子各环节质量、质心位置及整体质心位置的多元回归方程;根据体重、身高计算中国成年男子、成年女子各环节和整体转动惯量的二元回归方程;计算中国成年男子、成年女子各环节转动惯量的多元回归方程。回归方程总数为168个。《成年人人体惯性参数》国家标准中还根据全国成年人人体尺寸库中提供的人体形态参数,给出了全国成年人人体环节惯性参数的均值与标准差,包括全国成年男子、成年女子各环节质量、质心位置及整体质心位置的均值与标准差,以及全国成年男子环节和整体三维转动惯量的均值与标准差。上述内容,满足了全国各行业在使用《成年人人体惯性参数》标准时直接应用数据的需要。GB/T17245《成年人人体惯性参数》国家标准在2003年9月全国人类工效学标准化技术委员会组织召开的标准审查会上获得通过。本研究证明,国家标准中的计算人体惯性参数的回归方程比外国回归方程更准确。通过中国、美国、前苏联三种回归方程计算质量、质心以及侧卧、仰卧、坐姿侧卧、坐姿和仰卧两臂平上举5种姿势的转动惯量与实测结果比较看,用中国回归方程计算得到的中国成年人的惯性参数数据与实测值最接近,相对误差最小,美国人的回归方程误差最大。本研究中还研制出了精度较高的人体惯性参数测量系统,其中,质心仪和转动惯量的测量精度均可达到1%以内,属国内和国际先进水平。 “中国成年人人体惯性参数”国家标准制定的研究特点主要有三个:(1)强大的科研成果做背景。两个研究基础《中国正常人人体参数的测定和统计》和《中国人体尺寸数据库》是国家科技进步奖获得项目,有深厚的科研基础和高科技背景。(2)高精度的测量仪器做支持。实验测量系统中机械、电子、力学、计算机等多种技术手段的综合运用使测量仪器系统有很高的精确度,可以满足测量实验需要,测量系统通过了ISO9001国际质量认证,使测量结果达到世界先进水平。(3)与我国其他标准具有很好的兼容性。由于本标准的制定建立在多个我国标准的基础之上,考虑到了其中测量项目和回归方程自变量的通用性,因而具有良好的兼容性和适用性,标准可以很方便应用于各个行业和领域。《中国成年人人体惯性参数》国家标准在制定过程中,曾在我国航空、航天、体育等领域应用,取得了良好的效果。今后,希望更多的行业和领域使用中国人体惯性参数的国家标准,尤其是在体育科技领域使其发挥应有的作用。

全文目录

中文摘要   2-3
英文摘要   3-6
0 文献综述  6-23
  0.1 人体惯性参数研究概述  6-18
  0.2 人体尺寸的测量方法综述  18-19
  0.3 环节的划分综述  19-22
  0.4 相关国家标准综述  22-23
1 前言  23-27
  1.1 选题依据  23-24
  1.2 研究基础  24-25
  1.3 研究思路和技术路线  25-26
  1.4 研究流程  26-27
2 研究方法  27-64
  2.1 术语和定义  27
  2.2 建立中国成年人人体惯性参数的回归方程  27-29
  2.3 成年人人体尺寸的测量  29-32
  2.4 样本的选取  32-35
  2.5 质量、质心的测量  35-38
  2.6 转动惯量的测量  38-53
  2.7 采集系统  53-57
  2.8 测量流程  57
  2.9 惯性参数的的计算  57-61
  2.10 误差分析  61-64
3 结果与分析  64-94
  3.1 中国成年人人体惯性参数的回归方程  64-73
  3.2 实验测量结果与分析  73
  3.3 实验测量结果与回归方程计算结果对比分析  73-88
  3.4 全国成年人环节惯性参数的均值与标准差  88
  3.5 人体各环节的相对质量、质心相对位置分布  88-94
4 结论与建议  94-95
  4.1 结论  94
  4.2 建议  94-95
5 致谢  95-96
6 参考文献  96-100
图表索引   100-102
附录  102-103

中国成年人人体惯性参数国家标准的制定

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