1
УДК 531
Об одном способе моделирования походки человека
© Г.П. Колесникова
1
, А.М. Формальский
2
1
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Финансовый университет при Правительстве
Российской Федерации» (Финансовый университет), Москва, 125993, Россия
2
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Московский государственный университет име-
ни М.В. Ломоносова» (НИИ механики МГУ), Москва, 119192, Россия
Представлен один из возможных алгоритмов моделирования походки человека.
Описана плоская задача — движение происходит в сагиттальной плоскости. Фаза
двойной опоры считается мгновенной. Влияние движения рук не учитывается. На
основе моделирования походки человека (в том числе сил, приложенных к концу
опорной ноги в одноопорной фазе шага) получены данные о моментах, приложен-
ных в тазобедренных, коленных и голеностопном (для опорной ноги) суставах в
процессе движения.
Ключевые слова:
моделирование, шаг, ходьба человека, одноопорная фаза, маят-
ник, антропоморфный механизм.
Введение.
Целью настоящей работы является моделирование
движения (ходьбы) человека для определения данных о моментах,
возникающих в процессе движения в тазобедренных, коленных и го-
леностопном (для опорной ноги) суставах, а также реакции опоры в
стопе опорной ноги. Описан один из возможных методов моделиро-
вания ходьбы человека.
Основные положения.
В качестве механической модели шага-
ющего человека рассмотрен плоский пятизвенный антропоморфный
механизм (рис. 1). Механизм состоит из пяти звеньев — корпуса
AD
и двух одинаковых двузвенных ног. Каждая из ног состоит из бедра
(
DF
1
в опорной ноге и
DF
2
— в переносимой) и голени (
OF
1
в опор-
ной ноге и
BF
2
—
в переносимой). Звенья механизма соединяются
одно с другим шарнирами (суставами). Коленные (в точках
F
1
и
F
2
),
тазобедренные (в точке
D
) и голеностопные (в точках
О
и
B
) суставы
будем считать одноосными шарнирами, оси которых перпендикуляр-
ны продольной (сагиттальной) плоскости — плоскости чертежа. По-
скольку трение в суставах человека мало, то, пренебрегая им, шарни-
ры механизма полагаем идеальными.
В связи с тем, что двуопорная фаза шага занимает не более 20%
от общего времени его выполнения [1], шаг сведен к одноопорной
фазе, во время которой голеностопный сустав одной из ног (опорной)
все время находится на опоре. Движением механизма во фронталь-
