[实用新型]中国功夫测试工程人

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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Hybird III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。

本发明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。

发明内容

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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--加速度复合传感器。

本发明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--加速度传感器。

本发明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--加速度传感器。

本发明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--加速度传感器。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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装置。

本发明所述中国功夫测试工程人底部采用波特空气吸盘。