脚踝模拟运动

脚踝模拟运动 创新课程设计 课程名称: 模拟脚踝的运动 学 校: 江苏师范大学 班 级: 10机41 学 号: 10294042 姓 名: 徐晓莹 指导老师: 姜海波 自2012年12月24日至2013年1月10日 1 模拟脚踝的运动 首先，我对人体脚踝进行了相关资料的搜索，有了一定的了解。 踝关节又称距小腿关节，由胫、腓骨下端与距骨构成。关节囊前、后部松弛，两侧有韧带加强。内侧韧带较厚;外侧韧带较薄弱，足过度内翻易引起外侧韧带扭伤。对这几个韧带进行具体的解释，前距腓韧带，是脚踝外侧最前面的韧带，有防止距骨向前打滑的作用;跟腓韧带，位于外侧脚踝的底部稍稍靠后的位置，连接着脚跟骨和腓骨;后距腓韧带，是脚踝外侧后面的韧带，强度比较低，伸展脚踝时会变得不稳定;三角韧带，是脚踝内侧的前胫距部、后胫距部、胫跟部、胫舟部统称为三韧带，非常强韧。 踝关节能作背屈和跖屈运动。足尖向上称背屈，足尖向下称跖屈。跖屈时还可作轻度侧方运动，此时关节不够稳固，踝关节扭伤多发生在跖屈状态下。 2 踝关节扭伤:指在外力作用下，踝关节骤然向一侧活动而超过其正常活动度时，引起关节周围软组织如关节囊、韧带、肌腱等发生撕裂伤，称为踝关节扭伤。民间常称为“崴脚”、“踝关节扭挫”或“脚脖子扭了”等。轻者仅有部分韧带纤维撕裂、重者可使韧带完全断裂或韧带及关节囊附着处的骨质撕脱，甚至发生关节脱位。 踝关节扭伤是运动损伤中发生率最高的,发生的原因大多是身体失去重心,落地时踩在别人的脚上或脚被绊倒时出现。扭伤时,局部会发生关节肿胀、疼痛,严重时甚至造成骨折。 3 接着，我开始思考如何进行模拟脚踝的运动。 收到里力进行分解的启发，一个力可以分解为两个方向的力，我可以尝试着把脚踝的运动分解为左右和前后两种运动的合成。 中间一部分左右摆动，下面那部分前后摆动，因为其摆动的角度范围、速度不同，所以基本上可以模拟出脚的运动出来。 下一步就是着手画图了。从图书馆借来很多画图软件，一部一部从头学起。终于初步画出来了所构想的脚踝的模拟图，给老师检查后发现一些错误，于是只好从头再来，仔细修改，给每个不同的部位上了不同颜色，方便确认，也把轴加长了，这样至少可以看出来我画轴了。下面是最难画的中间连接环节和改后的成品效果图。 4 又出现新的难题了，我要做的是运动起来的，可是这样组装起来的后果是，完全约束，动不起来。让我头疼的是，图书馆的关于这方面的画图书都是静态的，无论多高级的设计书都是关于面的修改和整合，终于功夫不负有心人，找到了一本可以让机构动起来的书。埋头钻研了一天，才恍然大悟动起来是不完全约束,于是又开始了新一轮的学习和画图设计，大概了解了一些不完全约束的装配方法，勉强可以把书上的例子做出来，实现相应的运动。但老师检查进度在即，自己也交不出合适的东西，于是请高手出山，帮忙研究。下面是同学改后的四杆机构下的模拟脚的运动。 5 这位同学很热心的帮助我，把四杆机构进行修改，还细心的画出了小腿的样子以及脚趾头的形式，看了很是可爱。动起来的模拟脚运动的四杆机构很像一个骑车运动的脚。但是可爱不能当饭吃，毕竟脚踝的运动比四杆机构单纯的运动复杂一些，这样做还是不行的，被老师严格的否决了。于是，新一轮的创新和学习又开始了，当做到钟摆的运动时，我眼前一亮，脚踝不就是两个钟摆的结合吗，艰难困苦的画图和各种修改开始了，终于有了一个比较满意的效果出现了，以下是原创效果图。 这算是几天辛苦终于有了成效，通过了老师的那一关，不过还需要进一步修改，轴虽然不画也可以动起来，但是做成机械出来还是得有轴的，还有就是虽然在画图软件模拟时各种都可以动起来，真做成事物出来肯定是会有各种干扰、阻碍，不会像模拟软件上那样运动自如。于是，老师给我提出了一些修改意见，我再一次进行改图，完善我的设计。 6 虽然不能和真的脚踝相比，不过这是经过千辛万苦才做出来的成品，可以进 行左右、前后运动。 7