清华大学学报(自然科学版)

作者：兰箭, 张继文, 付成龙, 陈恳

单位：1. 清华大学 机械工程系, 北京 100084;<br>2. 南方科技大学 机械与能源工程系, 深圳 518055

关键词：质心机械能分配,代谢消耗,质心功率,平均功率之比,代谢消耗比

基金：付成龙,副教授,

上楼自然行走的质心机械能分配和代谢消耗对于深入研究上楼行走的机理具有重要的意义。该文建立了上楼行走模型，定义了反映质心机械能分配和代谢消耗的相关参数，建立了这些参数与垂直地面反力之间的数学关系，通过实验测试和讨论分析，得到质心机械能分配的规律为：在双腿支撑期和单腿支撑期内，单腿做功的平均功率均小于一步内的平均质心功率，双腿支撑期前腿和后腿做功比较均衡，前腿略大，能量分配的规律使垂直地面反力曲线形状变化小，并有利于单腿支撑期时保护膝关节。质心机械能代谢消耗的规律为：上楼自然行走比较节能，但并非最节能，表现为垂直地面反力曲线略凹，这种能耗方式可以避免踝关节提前跖曲和产生过大的跖曲角度。

来源：2020年第11期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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