專利名稱：一種步進滑摔傾向的動態(tài)判斷方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種步進滑摔傾向的動態(tài)判斷方法，屬于步進摩擦評估方法技術領域。
背景技術：
行走是人們日常生活中最常見的運動，而在行走過程中由于路面狀況、行人所穿的鞋子、行人所處的狀態(tài)等條件不同，時常發(fā)生打滑甚至摔倒的現(xiàn)象。嚴重的打滑會造成人體失穩(wěn)甚至跌倒。一旦發(fā)生跌倒就有可能對人體造成傷害，尤其是對于老年人，由于打滑而產生的摔倒可使他們的肌肉、骨骼受到損傷，甚至造成死亡事故。目前，關于防滑問題的研
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條件下的靜摩擦系數(shù)或動摩擦系數(shù)。這種表征方法不能反映人體在行走過程中發(fā)生滑摔的真實狀況，因為人體行走是ー個動態(tài)過程，在此過程中的每個狀態(tài)下腳與地面的接觸狀態(tài)不同，其摩擦系數(shù)也不同。因此，需要有一種根據(jù)人體行走動態(tài)過程來判斷人體在行走過程中發(fā)生滑摔傾向性大小的判據(jù)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是減少人體在行走過程中發(fā)生滑摔事故的幾率，為鞋底材料和地面材料防滑性能評價依據(jù)。本發(fā)明為解決上述技術問題而提出一種步進滑摔傾向的動態(tài)判斷方法，該方法的步驟如下
1.檢測出人體行走過程中腳與地面之間相互作用的三維カ；
2.根據(jù)該カ隨時間變化的動態(tài)特性，判斷人體行走過程中的動態(tài)摩擦學特性；
3.根據(jù)人體行走的動態(tài)摩擦學特性，判斷人體行走過程中各個不同階段發(fā)生滑摔的傾向性大小，人體行走時的滑倒傾向主要取決于前后方向的摩擦特性，當人腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)大于腳落地時所需要的摩擦系數(shù)值時，人體行走時不會后仰滑倒，當人腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)大于腳起步時所需要的摩擦系數(shù)值時，人體行走時不會發(fā)生前俯滑倒。所述步驟I中測量出的三維カ分別為正常人在行走時腳與地面之間的作用力在人體前進方向的分量、作用力在人體側向的分量和作用力在人體垂直方向的分量。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過檢測出人體行走過程中腳與地面之間相互作用的三維カ隨時間變化的動態(tài)特性，得出其動態(tài)摩擦學特性，并根據(jù)該動態(tài)摩擦學特性判斷人體行走過程中各個不同階段發(fā)生滑摔的傾向性大小，人體行走時的滑倒傾向主要取決于前后方向的摩擦系數(shù)，為人體在行走過程中發(fā)生滑摔傾向性大小的判據(jù)。


圖I是本發(fā)明實施例中的總體三維カ隨時間變化規(guī)律曲線圖；圖2是本發(fā)明實施例中的三維カFx隨時間變化規(guī)律曲線 圖3是本發(fā)明實施例中的三維カFy隨時間變化規(guī)律曲線 圖4是本發(fā)明實施例中的三維カFz隨時間變化規(guī)律曲線 圖5是本發(fā)明實施例中的摩擦系數(shù)/^隨時間變化規(guī)律曲線 圖6是本發(fā)明實施例中的摩擦系數(shù)//,隨時間變化規(guī)律曲線 圖7是本發(fā)明實施例中的總體摩擦系數(shù)U隨時間變化規(guī)律曲線圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進ー步說明。 本發(fā)明的一種步進滑摔傾向的動態(tài)判斷方法具體步驟如下
(I )·采用三維測カ臺檢測出人體在行走過程中的三維カ，分析三維カ隨時間的變化規(guī)律，例如，圖I至圖4所示是某試驗者在行走過程中的三維カ分布。由圖3可見，正常人在行走時腳與地面之間的作用力在人體前進方向的分量(Fy)有兩個峰值，并且方向也發(fā)生了改變；如圖2所示，作用力在側向的分量(Fx)始終保持ー個方向，且為人體的外側方向，且存在兩個峰值；如圖4所示作用力在垂直方向的分量(Fz)也存在兩個峰值，且指向下方。(2).根據(jù)三維力的分布,結合公式//ァ/7ノZ7、ガ,=/7,//7、計算出人體在行走時的摩擦系數(shù)分布規(guī)律，根據(jù)圖I所示三維カ分布規(guī)律計算出的摩擦系數(shù)規(guī)律曲線，如圖5至圖7所示，人體在行走時的側向摩擦系數(shù)值很小，且存在兩個峰值；前后方向的摩擦系數(shù)值及其變化規(guī)律與行走時的總體摩擦系數(shù)值及其變化規(guī)律大致相當，且都存在兩個峰值。(3).根據(jù)摩擦系數(shù)變化規(guī)律判斷人體行走時的滑摔傾向。例如正常人在行走時可能會存在兩種滑摔傾向，ー是側向滑摔，只可能發(fā)生側向外滑，而不會發(fā)生向內滑；ニ是前后滑摔，在起步時容易發(fā)生向前滑，在落地時容易發(fā)生向后滑。根據(jù)圖5至圖7中的摩擦系數(shù)變化規(guī)律可知，總體摩擦系數(shù)//受控于前后方向的摩擦系數(shù)(兩條曲線外形相同)，因此人體行走時的滑摔傾向主要取決于前后方向的摩擦特性，只有當人腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)超過圖7中曲線上的最大值時(O. 227)，人體才能夠安全行走不出現(xiàn)打滑。要使行走時不發(fā)生側滑，需要使腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)大于圖5中曲線的最大值(O. 077)，要使行走時不發(fā)生向前或向后滑，則需使腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)大于圖6中曲線的最大值(O. 227)。圖6中曲線的第一個峰值代表腳落地時所需要的摩擦系數(shù)值，當腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)值大于該值吋，人體行走時不會后仰滑倒；曲線的第二個峰值代表腳起步時所需要的摩擦系數(shù)值，當腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)大于該值時，人體行走時不會發(fā)生前俯滑倒。
權利要求
1.一種步進滑摔傾向的動態(tài)判斷方法，其特征在于該判斷方法的具體步驟如下 .1).檢測出人體行走過程中腳與地面之間相互作用的三維カ； .2).根據(jù)該カ隨時間變化的動態(tài)特性，判斷人體行走過程中的動態(tài)摩擦學特性； .3).根據(jù)人體行走的動態(tài)摩擦學特性，判斷人體行走過程中各個不同階段發(fā)生滑摔的傾向性大小，人體行走時的滑倒傾向主要取決于前后方向的摩擦特性，當人腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)大于腳落地時所需要的摩擦系數(shù)值時，人體行走時不會后仰滑倒，當人腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)大于腳起步時所需要的摩擦系數(shù)值時，人體行走時不會發(fā)生前俯滑倒。
2.根據(jù)權利要求I所述的步進滑摔傾向的動態(tài)判斷方法，其特征在于所述步驟I)中測量出的三維カ分別為正常人在行走時腳與地面之間的作用力在人體前進方向的分量、作用力在人體側向的分量和作用力在人體垂直方向的分量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種步進滑摔傾向的動態(tài)判斷方法，該方法利用人體在行走過程中腳與地面之間相互作用力隨時間的動態(tài)變化特性，來評估人體行走過程中發(fā)生滑摔的傾向性大小。首先，檢測出人體行走過程中腳與地面之間相互作用的三維力；其次，根據(jù)該力隨時間變化的動態(tài)特性，判斷人體行走過程中的動態(tài)摩擦學特性；最后，根據(jù)人體行走的動態(tài)摩擦學特性，判斷人體行走過程中各個不同階段發(fā)生滑摔的傾向性大小，當人腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)大于腳落地時所需要的摩擦系數(shù)值時，人體行走時不會后仰滑倒，當人腳與地面之間的靜摩擦系數(shù)大于腳起步時所需要的摩擦系數(shù)值時，人體行走時不會發(fā)生前俯滑倒。從而提出人體安全行走的可靠條件。
文檔編號G01N19/02GK102692376SQ20121001065
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月15日 優(yōu)先權日2012年1月15日
發(fā)明者劉雅琴, 張永振, 杜三明, 牛永平, 賈利曉, 陳躍 申請人:河南科技大學