【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纺织服装性能测试，具体涉及一种压缩裤运动舒适性客观评价方法及系统。
技术介绍
1、跑步运动作为一种最常见的锻炼方式，不需要特殊的器械和设备，也不受场地和时间的限制，深受人们喜欢，虽然跑步这种运动比较简单，看似人人都会，但运动不当容易对骨骼及肌肉系统造成损伤。骨骼损伤包括膝盖、脚踝扭伤等，主要是过度使用下肢关节所致；而肌肉疲劳损伤主要由肌力下降引起，常见于业余运动员及高级职业运动员的下肢损伤。因此，通过有效的防护措施来预防运动损伤，对于提高运动舒适性具有重要意义，其中借助运动防护装备就是最常见的防护措施。
2、运动防护装备(如运动护具、压缩衣裤、压力袜等)因其具有广泛应用性和功能性，受到了运动员及运动爱好者的青睐，已逐渐成为体育用品领域的热销产品。作为运动防护装备重要组成部分的压缩服装是基于材料的力学性能和结构设计，对人体四肢或躯干的皮肤表面施加压力的弹性服装。相关研究表明，通过改变服装与人体表面的接触紧度形成不同的服装压，可以减少运动损伤、促进疲劳恢复、维持肌肉功能、改变运动参数及提高运动表现。然而，目前尚缺乏客观评价压缩服装运动舒适性的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种压缩裤运动舒适性客观评价方法。
2、第一方面，本专利技术提供的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，包括以下步骤：
3、步骤一、受试者穿着被测的压缩裤；测量受试者多个步态周期ts下的下肢关键特征部位的动态三维坐标数据，并将其作为样本数据。下肢关键特征
4、步骤二、根据步骤一测得的样本数据建立受试者的下肢模型，计算受试者的髋关节扭矩th和膝关节扭矩tk如下：
5、
6、其中，l1为受试者大腿的长度；l2为受试者小腿的长度；θh为髋关节角；θk为膝关节角；g1为受试者大腿的重力；g2为受试者小腿的重力；fh为髋关节所受合力；fk为膝关节所受合力。
7、步骤三、选取受试者下肢的多块肌肉，分别计算每块肌肉的肌肉负荷率az如下：
8、
9、其中，ts为步态周期；fz为第z块肌肉的实际肌肉力；fzmax为第z块肌肉的最大生理肌肉力；z＝1,2,3,...,z；z为选取的肌肉数量。
10、步骤四、建立关节运动限制度模型
11、(1)根据髋、膝关节在不同方向上的总运动幅度，计算不同方向上的总运动幅度对压缩裤运动运动限制度的综合作用因子fa。
12、(2)根据髋关节角和膝关节角，计算关节角对压缩裤运动限制度的综合作用因子fh。
13、(3)根据髋关节和膝关节的关节扭矩，计算关节扭矩对压缩裤运动限制度的综合作用因子ft。
14、(4)根据综合作用因子fa、fh和ft，计算被测的压缩裤的关节运动限制度fc如下：
15、fc＝αfa+βfh+γft
16、其中，α、β、γ为拟合系数。
17、步骤五、建立肌肉运动限制度模型
18、基于各肌肉的肌肉负荷率az，计算被测的压缩裤的肌肉运动限制度如下：
19、
20、其中，εz为权重系数。
21、步骤六、根据关节运动限制度fc和肌肉运动限制度计算被测的压缩裤的运动限制度c如下：
22、
23、其中，λ1、λ2为拟合系数。
24、压缩裤的运动限制度c越小，则被测的压缩裤越舒适。
25、作为优选，所述的步骤一中，在样本数据采集完成后，对样本数据进行检验。若样本数据通过检验，则采用该样本数据；否则，对样本数据进行筛选或转化，转化方法包括对数转化、指数转化和平方根转化。
26、作为优选，所述的步骤二中，受试者下肢模型的建立方法为：选取大转子点ftc作为人体的髋关节点，内侧上髁点fle和外侧上髁点fme的中点作为人体的膝关节点，踝内侧突出点tam和踝外侧突出点fal的中点作为人体的踝关节点。依次连接人体的髋关节点、膝关节点和踝关节点，建立受试者的下肢模型。
27、作为优选，所述的步骤二中，关节所受合力fh和fk的表达式为：
28、
29、其中，y1m、y2m分别为受试者大腿、小腿的质量；y1c、y2c分别为受试者大腿、小腿的质心到膝关节点的距离；和分别为髋关节和膝关节的角加速度。
30、作为优选，所述的质量y1m、y2m和距离y1c、y2c的表达式为：
31、
32、其中，w为受试者的体重；h为受试者的身高；l1为受试者大腿的长度；l2为受试者小腿的长度；w1为受试者的臀围；w2为受试者的小腿围；w3为受试者的踝上围。
33、作为优选，所述的步骤三中，选取的肌肉为髂肌、股直肌、股外侧肌、股二头肌和腓肠肌。
34、作为优选，所述的步骤三中，最大生理肌肉力fzmax的表达式为：
35、fzmax＝σmax×pscaz
36、其中，σmax为最大肌应力，取值范围为10n/cm2～100n/cm2。pscaz为第z块肌肉的生理横截面积。
37、作为优选，所述的最大肌应力σmax的值为100n/cm2。
38、作为优选，所述的步骤三中，实际肌肉力fz的表达式为：
39、fz＝σz×pscaz
40、其中，σz为第z块肌肉的肌应力；pscaz为第z块肌肉的生理横截面积。
41、作为优选，所述的肌应力σz的获取方法如下：
42、基于静态优化法确定带约束的优化目标函数其中，f为实际肌肉力；psca为肌肉的生理横截面积；采用拟牛顿非线性搜索算法，将迭代求解精度设为|j|≤10-5，迭代计数设为500；当满足迭代求解精度|j|≤10-5时，保留获取的肌应力σz。
43、作为优选，所述的目标函数f的最优解满足约束多变量优化条件：
44、
45、其中，fi为与髋关节运动相关的第i块肌肉的实际肌肉力；fj为与膝关节运动相关的第j块肌肉力；pscai为与髋关节运动相关的第i块肌肉的生理横截面积；pscaj为与膝关节运动相关的第j块肌肉的生理横截面积；mi为与髋关节运动相关的第i块肌肉对应的当量力臂；mj为与髋关节运动相关的第j块肌肉对应的当量力臂；n1为与髋关节运动相关的肌肉数量；n2为与膝关节运动相关的肌肉数量。
46、作为优选，所述的步骤四中，综合作用因子fa的表达式为：
47、fa＝fah+fak
48、其中，fah和fak分别为髋关节和膝关节在不同方向上的总运动幅度对压缩裤运动限制度的综合作用因子，其表达式为：
49、
50、其中，ahxmax和ahxmin分别为髋关节角在x轴方向的最大值和最小值；ahymax和ahymin为髋关节本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤二中，关节所受合力FH和FK的表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤三中，最大生理肌肉力Fzmax的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤三中，实际肌肉力Fz的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤四中，综合作用因子Fa的表达式为：
6.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤四中，拟合系数α、β、γ的值分别为0.24、0.36、0.4。
7.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤四中，以步态周期的起点与关节扭矩的第一个峰值点之间的时间段为前腾空期，以关节扭矩的两个峰值点之间的时间段为支撑期，以关节扭矩的第二个峰值点与步态周期的终点之
8.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的下肢的多块肌肉分别为髂肌、股直肌、股外侧肌、股二头肌和腓肠肌；肌肉运动限制度的获取方法如下：
9.根据权利要求8所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的拟合系数λ1、λ2的值分别为0.45、0.55。
10.一种压缩裤运动舒适性客观评价系统，其特征在于：用于执行如权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法；该压缩裤运动舒适性客观评价系统，包括采集模块和执行模块；采集模块为三维运动采集与分析系统，用于采集受试者下肢关键特征部位的动态三维坐标数据，并将采集到的动态三维坐标数据输入执行模块；执行模块为计算机，用于通过受试者的身体数据，计算压缩裤的运动限制度C，身体数据包括关键特征部位的动态三维坐标、下肢部分肌肉的生理横截面积。
...【技术特征摘要】
1.一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤二中，关节所受合力fh和fk的表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤三中，最大生理肌肉力fzmax的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤三中，实际肌肉力fz的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤四中，综合作用因子fa的表达式为：
6.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤四中，拟合系数α、β、γ的值分别为0.24、0.36、0.4。
7.根据权利要求1所述的一种压缩裤运动舒适性客观评价方法，其特征在于：所述的步骤四中，以步态周期的起点与关节扭矩的第一个峰值点之间的时...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成霞，姚岚，闫彦红，顾嘉文，张宁峰，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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