两种马惯性参数模型的比较研究
研究目的： 环节惯性参数是生物力学研究中的基本参数,其准确性决定着研究结果的误差大小.近年来随着赛马运动的发展,相应的运动学研究逐渐较多,通过对比Buchner和Katsuyoshi所测得的马环节惯性参数的差异,探究两种环节惯性参数的准确性以及适用性. 研究方法： 查阅大量关于赛马重心测量、人体环节惯性参数、马环节惯性参数文献，文本研究提供理论依据。影像解析法：用日产JVC高速摄像机（200帧，50HZ）定点定机拍摄每匹马距离终点前100m第一个步态周期的二维影像，机高1.65m，主光轴与拍摄区域的垂直距离为30m。以Buchner和Katsuyoshi的环节惯性参数建立线性模型（两种模型分别用B和K表示），用美国APAS三维解析软件进行解析，用Excel2013处理解析数据，对比解析结果。 研究结果： 1.解析后平均速度与实际步态周期内速度的变化范围非常接近，两个模型解析后的平均速度差异不大，但是通过独立样本T检验后发现，两组模型的重心速度变化存在显著性差异，在平均值以及最大值、最小值的比较时，差异较小，从步态运动周期时间特征看，B模型重心速度变化更加符合马运动规律。 2.根据马跑动的运动特征，随着前蹄着地，会有一个明显的缓冲时期，此时重心会下降，纵向速度降低，缓冲结束后是瞪伸阶段，重心会升高，纵向速度增大。B模型的重心轨迹更加符合马奔跑时的运动规律，K模型重心着地时在缓冲期内没有下降，而是直接升高。 3.B模型躯干明显高于K模型，重心变化的高度最大值以及最小值明显高于K模型重心，平均值相差近14cm，肩关节点、肘关节点、肩胛上沿、膝关节点以及马尾根部纵向位移差别不大，说明两者惯性参数比较一致。 研究结论： 1.根据研究结果，从模型结构上看，Buchner和Katsuyoshi模型除了躯干和肩关节外，其余环节划分无差异，并且解析结果相近。因此在进行马的步态特征研究时，两个模型都可以用于四肢运动学研究；身体环节划分越清楚，通过环节重心推算身体重心位置就越接近实际，在进行赛马重心相关方面的研究时，B模型更加准确；在进行躯干运动学研究时，由于临近环节会相互影响，采用K模型，可以有效减小误差。 2.Buchner模型在肩关节的划分以及躯干起点的选用比较符合马生理解剖结构，而Katsuyoshi模型对肩关节和躯干的划分采用合并环节的方式，这种方法测量比较方便。对比解析结果，两种不同的划分方式导致躯干和肩关节解析结果差别较大。作为身体体重系数最大的环节，躯干的划分对重心的位置变化起着决定性作用。 3.不同种别的马在体态和运动能力等方面的差异较大，Buchner和Katsuyoshi模型环节参数分别来自温血马和纯血马（热血马）。为提高测试精度、减小系统误差，可考虑根据马的种群以及体态建立系统的环节惯性参数模型。例如，纯血马与阿哈尔捷金马（汗血宝马）、中国的伊犁马和蒙古马等。
赛马 环节惯性参数 准确性 适用性
董强强 李树屏 陶江
湖北大学 体育学院 430062 湖北大学 体育学院 430062;湖北大学 动作控制与发展研究重心 430062
国内会议
杭州
中文
3832-3833
2015-11-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）