体育与健康工程学院

​运动生物力学实验室

发布时间:2026-03-27浏览量:

运动生物力学实验室位于太原理工大学明向校区博睿楼D312,是体育与健康工程学院为支撑体育教育、运动训练等本科专业核心课程《运动生物力学》《运动解剖学》《体育科学研究方法》等课程而设立的专业教学与科研实验室。实验室服务于人体运动科学知识的量化分析与实践,旨在帮助学生构建对人体运动规律的科学认知,理解人体运动与力学原理、神经肌肉控制的相互关系,为后续学习运动训练学、运动康复等专业课程及开展科学研究打下坚实的方法学基础。

室内根据教学功能与设备类型,科学划分为人体成分检测区、运动数据采集区与数据分析研讨区三大核心区域,动静分离,布局合理,能够满足从基础检测到三维运动分析,从数据采集到科研报告撰写的全流程教学与科研需求。

进入实验室,首先映入眼帘的是人体成分检测区。这里配置了InBody人体成分分析仪,能够快速、无创地测量人体体重、骨骼肌量、体脂肪含量、内脏脂肪面积、基础代谢率等多项身体成分指标。该区域是开展运动员选材、训练效果监控、体重管理及健康评估的重要基础,学生通过实际操作,掌握人体形态学指标的量化评估方法,建立形态与机能关联分析的科学思维。

穿过检测区,便是核心的运动数据采集区。这里汇聚了三套精密的大型仪器设备,构成了从动力学到运动学、再到表面肌电的完整运动生物力学检测链条。

Bertec三维测力台系统是分析人体与地面相互作用力的核心设备。该测力台采用高精度应变式传感器,能够实时采集人体运动过程中的三维地面反作用力、力矩及压力中心轨迹,采样频率可达2000Hz。无论是分析行走、跑步的步态特征,还是研究跳跃、落地的冲击力学特性,亦或是评估平衡控制能力,该设备都能提供精准可靠的力学数据支撑。

Nokov Mars2H红外光点运动捕捉系统(中国)是实验室的运动学分析核心。该系统由12台高精度红外摄像机组成,通过捕捉人体关键部位反光标记点的三维空间坐标,能够精确重建人体运动的时空特征,计算关节角度、角速度、线速度及运动轨迹等运动学参数。系统采样频率200Hz,空间定位精度达到亚毫米级,可广泛应用于步态分析、技术动作诊断、运动损伤风险评估及虚拟现实交互等教学与科研场景。

飞行测绘成像机是主要应用于多人全场景运动数据采集和三维建模实时成像的分析系统。它可以进行多人竞技运动场景的实时数据采集和三维建模,通过人工智能算法,构建还原全场景全流程真实运动状态,实现多人次多变化高频率运动轨迹分析和技战术分析。

Fast Move 16导无线肌电系统则是连接神经控制与肌肉功能的桥梁。该系统采用无线传输技术,配备16通道表面肌电传感器,能够在人体自然运动状态下,实时采集多块肌肉的电活动信号。通过分析肌电信号的振幅、频率及激活时序,学生可以深入理解肌肉协同收缩模式、疲劳特征及神经肌肉控制策略,为运动技术优化、康复训练方案制定提供生理学依据。

数据采集区的外围及中心区域,则构成了数据分析研讨区。该区域配置专业生物力学分析软件,便于学生进行数据导入、模型建立、参数计算及可视化呈现。在实验课上,学生首先在教师指导下,在检测区完成受试者身体成分筛查;随后,在运动捕捉区粘贴标记点、穿戴肌电传感器,在测力台上完成规定动作的数据采集;最后,返回研讨区进行数据后处理、图表绘制与小组讨论,完成从原始数据到科学结论的完整科研训练。

实验室仪器设备先进,检测手段完善,目前拥有InBody人体成分分析仪1台、Bertec三维测力台1套、Nokov Mars2H 12镜头红外运动捕捉系统1套、Fast Move 16导无线肌电系统1套、飞行测绘成像机1套、智能化三维运动采1套,集分析平台,以及激光测速仪、压力分布测试垫等辅助设备。我们始终致力于打造安全、规范、前沿的实验教学与科研环境,也希望同学们在进入实验室时,能怀揣对科学探索的严谨之心,求真笃行、潜心钻研,探索人体运动的奥秘。