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基于关节位移和生理信号检测的自行车鞍座设计研究
| 论文题名： | 基于关节位移和生理信号检测的自行车鞍座设计研究 |
| 关键词： | 自行车;鞍座设计;关节位移;生理信号检测 |
| 摘要： | 自行车作为一种轻巧灵便、无污染的交通出行工具，一直深受大众喜爱。对于骑行者而言，鞍座是比其他自行车配件更容易调整并且直接影响骑行感受的重要配件。以目前使用率较高的共享单车为例，在骑行前需要对鞍座位置进行适当地调整以满足骑行者的使用要求。然而在实际出行过程中，普通自行车的骑行者只能凭借主观感受并进行多次手动调整才能完成对鞍座位置的确定，这种方法不仅缺乏科学理论依据而且操作繁琐，耗时较长。另外，当骑行状态发生改变，需要更换鞍座类型时，现有的鞍座无法实现转换功能，这种情况下如果进行较长时间的骑行运动，很容易造成臀部和生殖区压迫和痛感。因此本文设计了一款“座管调节便捷准确、鞍座形状实现可变”的自行车鞍座，一方面颠覆了以往自行车鞍座的调节方式，另一方面有效帮助骑行者提高骑行运动的舒适感受，有益于身体健康。 本文在人机工程学和CMF研究的理论背景下，以不同身高段的成年人群体作为研究的受试骑行者，以普通休闲自行车鞍座作为研究对象，进行骑行者关节位移研究和生理信号研究。运用Motion Analysis人体动作捕获系统记录骑行者的关节位移变化，探寻腰膝关节位移与骑行者鞍座位置之间的联系；同时运用Biopac生理信号记录系统采集分析骑行者腿部肌肉的肌电信号，得到骑行者在不同鞍座位置骑行时腿部肌肉的疲劳情况，拟获得不同身高段骑行者的适宜鞍座位置。并对人——自行车鞍座系统进行人体力学分析，计算在不同鞍座位置，不同身高段骑行者进行骑行运动的身体能量消耗值，验证研究所得结果。 通过对上述研究结果的分析发现：在有效的鞍座位置范围内，当骑行者腰膝关节位移的欧氏距离极值区间较大时，腿部的运动肌肉越不容易产生疲劳，骑行运动所消耗的身体能量越少，故此时的鞍座位置较为适宜。随后，整理目前自行车的鞍座种类，分析鞍座的用户调研结果，采用人机工程学设计方法，基于骑行者关节位移和生理信号的研究结果，展开自行车鞍座的造型设计，并通过Jack虚拟仿真技术对新式鞍座进行人机分析，充分验证新式鞍座设计的有效性和可行性。 本论文设计的新式鞍座，较好地解决了自行车骑行者在面临鞍座位置调整时遇到的问题，同时骑行者可根据实际情况，结合自身需要调整鞍座类型，以适应不同的骑行环境。该论文的完成，极大程度上降低了骑行疲劳，优化了骑行过程，提升了骑行体验，保护了骑行者的身体健康，具有重要意义。 |
| 作者： | 钟岭 |
| 专业： | 工业设计工程 |
| 导师： | 王平凯;武保同 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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