红外标记是运动学分析中的基本转换工具，弥合了物理运动与数字数据之间的差距。这些非侵入性组件放置在特定的解剖关节上，可捕捉运动轨迹并将其转换为精确的 3D 坐标信号。此过程创建了评估身体如何与防护设备相互作用所必需的基线数据。
通过将关节运动映射到 3D 坐标，红外标记提供了检测重心偏移和运动补偿所需的精细数据。这些见解对于优化安全鞋的结构完整性和人体工程学至关重要。
测量机制
精确的解剖学放置
红外标记充当分析系统的参考点。它们是非侵入性的，必须精确地放置在用户特定的解剖关节位置。这确保了捕捉到的数据反映了身体的实际关节活动，而不是一般的运动。
转换为 3D 信号
标记的主要技术功能是信号转换。当佩戴者移动时，系统会跟踪标记，将复杂的物理轨迹转换为可量化的 3D 坐标信号。这些数据构成了用于分析的数字骨架。
评估设备影响
监测重心位移
防护装备，特别是安全靴，会增加重量和刚性，从而改变工人的平衡。红外标记可实时跟踪身体的重心。这可以精确显示设备在标准运动过程中如何引起位移。
检测补偿机制
当设备限制自然运动时，身体会通过不同的运动方式进行调整——这种现象称为运动补偿。标记捕捉这些正常步态或姿势的细微偏差。识别这些机制对于理解装备可能导致长期疲劳或伤害的原因至关重要。
通过数据优化设计
结构设计改进
使用这些标记的最终目标是工程优化。通过分析 3D 信号和补偿数据，设计师可以修改安全靴的结构。这确保了设备在提供保护的同时，不会迫使用户与自己的装备对抗。
理解约束
对精度的依赖
运动学分析的可靠性完全取决于标记的初始放置。由于系统假定标记代表特定关节，因此放置的任何偏差都会导致 3D 坐标信号不准确。这可能导致关于运动补偿和结构设计需求的结论出现错误。
为您的目标做出正确选择
要有效地在您的项目中利用红外标记数据，请专注于与您的设计目标一致的特定指标：
- 如果您的主要重点是稳定性：分析重心位移信号，以确保设备允许用户保持自然平衡。
- 如果您的主要重点是人体工程学：仔细检查运动补偿机制，以确定装备迫使身体产生不自然运动模式的位置。
最终，红外标记将主观的用户反馈转化为客观、可操作的工程数据。
摘要表：
| 关键功能 | 技术目的 | 设计影响 |
|---|---|---|
| 信号转换 | 将物理运动转换为 3D 坐标信号 | 创建用于精确结构分析的数字骨架 |
| 重心跟踪 | 监测实时重心位移 | 提高重型安全靴的平衡性和稳定性 |
| 补偿检测 | 识别正常步态和姿势的偏差 | 降低用户疲劳和长期受伤风险 |
| 解剖学映射 | 非侵入性地放置在特定的身体关节上 | 确保工程改进的客观数据 |
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参考文献
- Suyoung Son, Yutaka Tochihara. Exploring the appropriate test methods to examine the effects of firefighter personal protective equipment on mobility. DOI: 10.1186/s40691-022-00295-8
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
