基于生物力学的老年人坐立转换模型

摘要

随着人口的老龄化,针对老年人家具设计的研究方兴未艾,尤其是老年人辅助站立座椅的设计备受关注。但现有研究多从定性的角度对老年人家具进行了功能和造型的设计。座椅作为日常工作和生活中使用最频繁的家具之一,直接影响着工作效率和舒适性。坐立转换动作是完成站立的关键,而老年人完成这一动作却十分困难,甚至存在安全隐患。本研究从生物力学的角度对坐立转换行为进行了定量研究。首先通过图解方法将人体各环节简化为生物力学运动链,并通过受力分析得出站立阶段初期是完成站立的关键,此时人体上肢重量与下肢所提供的力量处于平衡状态;然后采用力的合成方法求得人体上肢的合重力及重心位置,并通过力矩平衡方法建立了人体在进行坐立转换过程中,下肢肌肉群所需提供的力量与人的身高和体重之间的关系,进而建立了老年人坐立转换的生物力学模型;最后通过标准人体数据对模型进行了验证,发现老年人完成坐立转换动作时下肢所需力量超过下肢所能提供肌肉力量的90%。本研究为老年人辅助站立座椅的设计和评价提供了方法和理论指导。