中国功夫测试工程人制造技术

本实用新型专利技术中国功夫测试工程人涉及运动仿真人体模型领域，采用中国成人50百分位人体基本特征，身高170cm，体重68.4kg。中国功夫测试工程人主体部分，分为头部、颈部、胸部、腰部、三角形支撑架、液压高度调节装置、底座七部分。中国功夫测试工程人躯干部分，由里到外分别为5层：脏器内部传感器、力学等效力传递填充材料海绵、力学等效传递填充材料橡胶、铝合金骨架、外部仿肌肉层硅胶，其目的模拟人体生理结构，提高击打假人的数据精度，为后期损伤评价提供良好基础。本实用新型专利技术具有以下特点：1.测量人体各个脏器的受力状态；2.对于躯干的力学特征进行了模拟；3.使用中国人体征，便于国人损伤学的研究。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及运动仿真人体模型领域，特别是通过生物力学有限元分析制作仿真模型，以及对内部传感器和数据采集与分析，实现测试武术对人体击打时，体内外受力效果，提供定性-定量的解决方案。
技术介绍
中国功夫测试工程人是根据生物力学、材料力学、人体工程学原理，利用组织力学等效特殊材料制成并配装传感-传输-分析-存储电子系统的精密测试系統，代替人体用于击打实验，模拟出真人所受伤害范围以及损伤程度，是一种可以重复使用的体育运动实验设备。目前，碰撞实验工程人的研究多用于汽车碰撞实验，国外对于工程人的制作和改进已经进行了几十年，而国内整个领域尚且处于起步阶段。目前应用最为广泛的为HybirdIII型(混合3型)工程人，HybirdIII型逐渐成为一种汽车碰撞试验的国际标准，但是Hybird III型工程人采用欧洲人体型，胸部仅监测汽车碰撞时前后向变形及受力，既不符合中国人体态特征，又不符合仿生结构，导致击打试验结果与真实情况的偏离。实验工程人在体育领域涉及甚少，在武术运动领域尚属首例。设计制作的目的是利用中国功夫测试工程人为中国武术的发展提供武术运动施力/受力的理论指导-实验依据。借鉴现代生物力学的测试方法和汽车主动/被动碰撞所采用的安全工程人的测试技术，深入研究中国传统武术运动的生物力学特征。研究运动员的劲力突发(寸劲)、穿透、持续等力学特征，受击打人的受力及损伤情况，以提高武术运动的科学水平和应用水平。介于国外的汽车碰撞试验工程人从形态、结构、材料不能完全表现武术击打的仿真效果，其原因为汽车工程人头部虽安装了三维的加速度传感器，但胸部仅能测试压缩变形量，不能满足中国功夫工程人躯干部测试系统的整体性测试和损伤评价工作；现有碰撞工程人无法表现人体内脏的损伤，仅可以通过胸的型变量进行推算，无法得到准确的内脏受力与响应加速度数据；无法估算在人受到击打时，不同位置对于内脏力的冲击力衰減传递效果，及内脏受力数据。因此，本中国功夫测试工程人对现有汽車碰撞工程人进行了全新改进和革新。本专利技术解决了工程人体型设计和胸部的生物力学参数测试难题，对身体内部各主要脏器的力学参数的数据采集、信号传输、数据分析，进而对身体各器官的损伤效果进行仿真，定性或者定量评价武术运动员的发力特征和训练效果。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案本专利技术采用一种测量与评价中国功夫击打效果的人体仿真模型，通过仿真体模，及内部传感器，数据采集与分析系统，后期对数据进行处理以及评价，完成测试武术对人体打击效果评价的总体解决方案。其特征在于所述中国功夫测试工程人主体分为头部、颈部、胸部、腰部、三角形支撑架、液压高度调节装置、底座七部分，及相应生物力学信息采集-分析-损伤评估的计算机软件系统。本专利技术所述中国功夫测试工程人由里到外分别为5层分别内部脏器传感器、力学等效力传递填充材料海绵、力学等效传递填充材料像胶、铝合金骨架和外部仿肌肉层硅胶。本专利技术所述中国功夫测试工程人体型采用中国成人50百分位人体基本特征，身高170cm，体重68. 4KG，内部预置心、肺、肝、胃，其功能为模拟国人的体型及内部脏器，为人体受力、损伤评价及恢复治疗提供数据。本专利技术所述中国功夫测试工程人颈部由颈部铝环-偏心橡胶組成并安装颈部扭矩传感器。本专利技术所述中国功夫测试工程人传感器胸部胸骨柄位置安装力--加速度复合传 感器。本专利技术所述中国功夫测试工程人内部传感器在心脏位置放置圆球结构，圆球结构内置力一加速度复合传感器。本专利技术所述中国功夫测试工程人内部肝脏位置放置圆球结构，圆结构内放置力一加速度传感器。本专利技术所述中国功夫测试工程人内部肺部位置放置圆球结构，圆球结构内放置力一加速度传感器。本专利技术所述中国功夫测试工程人内部胃部位置放置圆球结构，圆球结构内放置力一加速度传感器。本专利技术所述中国功夫测试工程人具有铝合金骨架，20据铝合金肋骨对人体肋骨进行结构仿真。本专利技术所述中国功夫测试工程人铝合金骨架内侧填充特种橡胶材料，通过橡胶的密度/模量配比，模拟身体内部脏器弹性和阻尼系数以及击打时相似的冲击力传递效果。本专利技术所述中国功夫测试工程人腰部、躯干与下肢使用法兰盘与其工程人腰部相连接。本专利技术所述中国功夫测试工程人三角形支撑架，三角形支撑架内置液压高度调节>J-U装直。本专利技术所述中国功夫测试工程人底部采用波特空气吸盘。本专利技术所述中国功夫测试工程人底部，采用膨胀螺栓和螺母。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1.由于本专利技术的中国功夫测试工程人具有中国成人50百分位人体基本特征，按照相应环节进行分割，保证工程人的人体静态参数和人体各部分的运动范围、质心、质量和转动惯量等力学结构仿真性。2.由于本专利技术中国功夫测试工程人中在颅中心有三维加速度传感器，颈部和腰部为力扭矩传感器，胸骨柄处有二维加速度传感器和主要的器官双肺、心、肝、胃具有力和加速度传感器。因此可以系统的测量人体躯干各个部位的力值和躯干各个部位被击打时的受力关系，全面的分析躯干中脏器的受力损伤程度。3.由于本专利技术中国功夫测试工程人采用脏器内部传感器、力学等效力传递填充材料海绵、力学等效传递填充材料橡胶，铝合金骨架和外部仿肌肉层硅胶结构。因此通过材料的密度配比、质量配比、模量配比、传递配比模拟身体表层皮肤、内部肌肉和内部脏器弹性和阻尼系数并凸显了击打时能量的传递效果。4.由于本专利技术中国功夫测试工程人在腰部使用千斤顶和对焊法兰盘连接，既可以调节工程人高度从1. 6m-l. 8m，又能对工程人进行额状面夹角的调节，以便于模拟实际击打的效果。5.由于本专利技术中国功夫测试工程人底部使用波特底盘和膨胀螺丝，便于移动和可以固定在实验室环境。以下结合附图及实施例对本专利技术进一步说明附图说明图1是数字工程人侧面示意图图2是数字工程人头部示意图图3是数字工程人胸部示意图图4是数字工程人腰部示意图图5是数字工程人底部示意图具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的进行详细的描述。图1为数字工程人侧面示意图，其中图1包括1头部、2颈部、3胸部、4腰部、5三角形支撑架、6液压高度调节装置、7波特吸盘、8三向加速度传感器、9力学等效传递填充材料橡胶、10力学等效传递填充材料海绵、11铝合金骨架，12仿肌肉层硅胶和13液压高度调节千斤顶。图2为数字工程人头部示意图，其中图2包括14面部硅胶肌肉层、15铝合金头骨、16铝合金头盖骨、17头盖骨硅胶、18三轴力加速度复合传感器(CA-YD-152P)、19颈部扭矩传感器(CS-1120)。图3为数字工程人侧胸部示意图，其中图3包括12仿肌肉层硅胶、11是铝合金骨架、9力学等效传递填充材料像胶、10力学等效传递填充材料海绵、28钢制脊柱、20胸骨柄钢板、21胸部力传感器(型号为CA-YD-182P)、22右肺圆球结构和力加速度复合传感器(型号为CA-YD-332P)、23左肺圆球结构和力加速度复合传感器(型号为CA_YD_332P)、24心脏圆球结构和力加速度复合传感器(型号为CA-YD-332P)、25肝脏圆球结构和力加速度复合传感器(型号为CA-YD-332P)，26胃部圆球结构和力传感器(型号为CA_YD_185P)和28钢制脊柱。图4数字工程人腰部示意图，其中图4包括27是钢制脊柱、28是橡胶垫片、29是法兰盘连本文档来自技高网...

【技术保护点】
中国功夫测试工程人，其特征是所述中国功夫测试工程人分为头部、颈部、胸部、腰部、三角形支撑架、液压高度调节装置、底座七部分。

【技术特征摘要】
1.中国功夫测试工程人，其特征是所述中国功夫测试工程人分为头部、颈部、胸部、腰部、三角形支撑架、液压高度调节装置、底座七部分。2.根据权利要求1所述中国功夫测试工程人，其特征是由里到外分为5层脏器内部传感器、从力学角度具有和人体等效的力传递特性的填充材料海绵、从力学角度具有和人体等效的力传递特性的填充材料橡胶、铝合金骨架、外部仿肌肉层硅胶。3.根据权利要求1所述中国功夫测试工程人，其特征是体型采用中国成人50百分位人体基本特征，身高170cm，体重68. 4KG，内部预置心、肺、肝、胃。4.根据权利要求1所述中国功夫测试工程人，其特征是颈部由铝环-偏心橡胶组成并安装颈部扭矩传感器。5.根据权利要求1所述中国功夫测试工程人，其特征是胸骨柄位置安装力一加速度复合传感器。6.根据权利要求2所述中国功夫测试工程人，其特征是中国功夫测试工程人内部传感器在心脏位置有圆球结构内置力一加速度复合传感器。7.根据权利要求2所述中国功夫测试工程人，其特征是中国功夫测试工...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱东，林大全，张胜年，姚颂平，赵光圣，王远萍，王兵，
申请(专利权)人：上海体育学院，
类型：实用新型
国别省市：