基于步態(tài)觸覺信息的步行速度及能耗建模.pdf

1、步行運(yùn)動(dòng)是最簡單且最經(jīng)濟(jì)、最有效的健身方法，其速度及能量消耗是運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度很重要的參數(shù)反映，實(shí)時(shí)監(jiān)測步行速度與能耗是健康促進(jìn)服務(wù)系統(tǒng)的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。Nike聯(lián)合Apple推出一款利用加速度信息，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度和能量消耗實(shí)時(shí)監(jiān)測的Nike+，但是經(jīng)其他學(xué)者和本文實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，Nike+用于步行時(shí)誤差較大。因此，有必要探究新的速度和能量消耗的估測模型、研制出新的儀器或設(shè)備，監(jiān)測步行運(yùn)動(dòng)的速度和能量消耗。
　　 本論文首先建立步行速度和能量消耗

2、兩個(gè)估測模型，然后將其移植到數(shù)字跑鞋中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。
　　 (1)步速估測模型的建立。首先驗(yàn)證了電子步道用于測量步態(tài)時(shí)空參數(shù)時(shí)具有高可靠性；其次利用電子步道測量步頻和步速，建立步速的估測模型，由步頻回歸步速估測模型的R2值大于0.89可知，可以由步頻來估測步行速度；然后在實(shí)際步行運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行驗(yàn)證，估算速度與實(shí)測速度的獨(dú)立樣本檢驗(yàn)的P值大于0.05表明：步速估測模型是有效的；最后提出針對個(gè)體差異進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。由于樣本還未分層考慮，

3、因此，在將該模型用于其他人群，如左右不對稱或步行速度特別慢的人群時(shí)，還需要進(jìn)一步的研究。
　　 (2)步行運(yùn)動(dòng)的能量消耗建模。利用跑步機(jī)固定步行速度，利用氣體代謝分析法測得步行的能量消耗，與前人研究結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，本文測得的結(jié)果小于前人研究結(jié)果，這可能是種族或者樣本選擇的差異造成的。分析發(fā)現(xiàn)：單位質(zhì)量單位時(shí)間的能量消耗和步頻及步速存在二次方的關(guān)系。由步頻和步速回歸能量消耗的估測模型R2的值分別為0.86和0.94可知，可以由步頻和

4、步速估測能量消耗。由于負(fù)重的多少會(huì)影響到運(yùn)動(dòng)的能量消耗，因此將該模型應(yīng)用于負(fù)重情況下時(shí)也需要進(jìn)一步的研究。
　　 (3)速度估測模型和能量消耗模型的應(yīng)用。將步行速度和能量消耗兩個(gè)估測模型移植到數(shù)字跑鞋中，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。初步驗(yàn)證結(jié)果表明，該方案是可行的。
　　 區(qū)別于加速度的能耗評估方式，本論文以壓力傳感器的計(jì)數(shù)輸出，估算步行運(yùn)動(dòng)速度，評估運(yùn)動(dòng)能量消耗。本論文研究成果，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是客觀可行的，建立的估測模型和實(shí)驗(yàn)過程也