本发明涉及人体反应能力测试与评估领域，尤其涉及一种人体非预期跌落的冲击反应测试系统及测试方法。
背景技术：
1、在篮球、排球等球类运动项目中，经常会涉及到运动员从起跳至空中后落地或落地再起跳的过程。在双足着地时，冲击力的峰值是体重的三到七倍，这种高冲击力与高强度落地时下肢损伤之间存在密切关系，表明过度的重复负荷可诱发急性损伤。而落地后再起跳的过程本质上是一种从离心动作快速转变为向心动作的过程，运动员所表现出来的这种能力被称为反应跳跃能力，该能力与运动员的运动表现、损伤后重返赛场评价等密切相关。
2、目前业界普遍的评价方法是运动员主动从特定高度的平台落下，受试者站在固定高度(通常为30-50cm)的平台上，随后伸出一只脚向前迈出，使身体前倾并向下跌落，身体在最初触地时主动控制各节以减弱冲击力并消散动能，使用测力台测量冲击力相关参数。
3、但是，现在的跌落测试均为在预期情况下自发落地，跌落后的安全或成功落地，如跌落跳或跌落落地，身体在最初触地时主动控制各节以减弱冲击力并消散动能。这一过程主要通过改变下肢力学来实现，如增加膝关节屈曲以减少对前十字韧带的潜在损伤，或使腿部刚度达到理想范围以减弱冲击力，从而避免膝关节骨性关节炎和应力性骨折等骨性损伤。上述跌落任务中的这些生物力学变化都是由预期的运动控制模式控制的，无法模拟赛场的随机过程。
4、然而，在体育运动中，踝关节扭伤和前十字韧带撕裂等下肢损伤，很大程度上可能发生在某些意外情况下，当可用的反应时间短于个体的反应时间时，人体运动策略无法在落地前做好充分准备，也没有足够的时间为落地冲击做好准备。从逻辑上讲，有预期跌落和无预期跌落具有不同的运动控制策略模式，可能会诱发各种肌肉骨骼损伤，但目前尚未了解人体在非预期情况下跌落的下肢冲击、软组织振动以及姿势控制和反应能力等特征，也没有相关的系统设备或方法进行准确观察和数据测试。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种人体非预期跌落的冲击反应测试系统及测试方法，解决现在没有有效方法观察和了解运动员在非预期情况下跌落的下肢冲击、软组织振动以及姿势控制等反应的技术问题。
2、技术方案
3、人体非预期跌落的冲击反应测试系统，其特征在于，包括用于测试人体肌肉受力和反应情况的表面肌电测试仪，用于测试人体在非预期跌落的情况下的姿势控制情况的三维红外动作捕捉系统，用于测试空间上各方向的受力情况的三维测力台，以及用于测试人体的足底压力的分布及受力情况的足底压力鞋垫，和跌落测试架；
4、所述跌落测试架设置在三维测力台上方，三维红外动作捕捉系统的捕捉空间范围内，包括测试框架、可翻转站立平台和电磁控制系统，所述测试框架设置在三维测力台的测力台平面的上方，所述可翻转站立平台设置在所述测试框架上，所述电磁控制系统控制所述可翻转站立平台的水平或翻转；
5、待测试人员配置好肌电传感器、测试标志以及穿上安装有足底压力鞋垫的测试鞋，站立在跌落测试架的可翻转站立平台上，由所述电磁控制系统控制可翻转站立平台的翻转时间，在翻转后，待测试人员的肌肉受力和反应情况由肌电传感器将数据发送至表面肌电测试仪，所述三维红外动作捕捉系统捕捉待测试人员身上的测试标志，测试鞋反馈足底压力鞋的压力数据分布，三维测力台测试空间和人体受力，然后各仪器均将数据发送至中央计算机，对待测试人员的身体各部分数据进行测试结果分析。
6、进一步，所述可翻转站立平台长侧通过高强度弹簧合页连接在框架正面横杆上，所述电磁控制系统包括磁力控制器、铁块、电源控制器和复位开关，磁力控制器安装在框架两侧连杆下方，所述可翻转站立平台短侧边上安装铁块，磁力控制器吸引铁块时，可翻转站立平台处于水平状态，磁力控制器排斥铁块时，可翻转站立平台被铁块带动加速翻转，未连接框架一侧加速坠落，电源控制器和复位开关通过控制磁力控制器的通断从而控制可翻转站立平台的水平或翻转。
7、进一步，所述复位开关上有串口与上位机连接，使用复位开关通过电源控制器控制电源的开关，实现磁力控制器和铁块开合，进而实现可翻转站立平台在框架上的向下翻转；同时，上位机通过控制软件对复位开关的开合时间进行随机控制。
8、进一步，所述框架包括四面，呈半箱型将可翻转站立平台包围，为其提供必要支撑和高度支持；所述三维测力台设置在框架底面框架部分空出的空间，为测试提供便利。
9、一种应用上述的冲击反应测试系统进行人体非预期跌落的冲击反应的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
10、步骤一，对肌电传感器、测试标志进行标定，然后将标定后的肌电传感器和测试标志粘贴在待测试人员的身体肌肉观测点或身体关键位置观测点上；
11、步骤二，待测试人员走上可翻转站立平台，并根据测试要求调整站姿；
12、步骤三，在待测试人员准备好后，测试者随机按下复位开关释放可翻转站立平台，或者测试者通过上位机的控制软件随机控制复位开关从而释放可翻转站立平台；
13、步骤四，待测试人员跌落至三维测力台上，落地后保持稳定，获得测试相关数据和图像；或者待测试人员跌落至三维测力台后立刻跳起，落地后保持稳定，获得测试相关数据和图像。
14、进一步，所述步骤一中，肌电传感器设置在待测试人员的上肢和下肢的主要肌肉的突出位置，用以采集人体在运动时的肌肉电信号。
15、所述步骤一中，测试标志是用于三维红外动作捕捉系统，设置在需监测的上肢或下肢的关节或运动变化追踪点，以及足部追踪点。
16、进一步，在步骤四后，综合测试者手动或由控制器自动测试的针对待测试人员的两种测试方式，即落地后保持稳定和落地后立刻跳起再保持稳定的两种测试方式的多次测试结果，评估待测试人员在非预期情况下跌落所受到的冲击、肌肉反应以及姿势控制能力。
17、有益效果
18、本发明采用设置的随机跌落平台，配合肌电测试仪、红外动作捕捉系统、测力台以及足底压力鞋垫，从而降低人跌落测试的预期性，降低了跌落前肌肉的激活水平，能够更准确地观察受试者的反应情况，评价受试者关节应力和动作控制能力，通过设计的不同测试方式，能在不同的情况下观察受试者的反应，寻找改善可能。
1.人体非预期跌落的冲击反应测试系统，其特征在于，包括用于测试人体肌肉受力和反应情况的表面肌电测试仪，用于测试人体在非预期跌落的情况下的姿势控制情况的三维红外动作捕捉系统，用于测试空间上各方向的受力情况的三维测力台，以及用于测试人体的足底压力的分布及受力情况的足底压力鞋垫，和跌落测试架；
2.如权利要求1所述的冲击反应测试系统，其特征在于：所述可翻转站立平台长侧通过高强度弹簧合页连接在框架正面横杆上，所述电磁控制系统包括磁力控制器、铁块、电源控制器和复位开关，磁力控制器安装在框架两侧连杆下方，所述可翻转站立平台短侧边上安装铁块，磁力控制器吸引铁块时，可翻转站立平台处于水平状态，磁力控制器排斥铁块时，可翻转站立平台被铁块带动加速翻转，未连接框架一侧加速坠落，电源控制器和复位开关通过控制磁力控制器的通断从而控制可翻转站立平台的水平或翻转。
3.如权利要求2所述的冲击反应测试系统，其特征在于：所述复位开关上有串口与上位机连接，使用复位开关通过电源控制器控制电源的开关，实现磁力控制器和铁块开合，进而实现可翻转站立平台在框架上的向下翻转；
4.如权利要求1所述的冲击反应测试系统，其特征在于：所述框架包括四面，呈半箱型将可翻转站立平台包围，为其提供必要支撑和高度支持；所述三维测力台设置在框架底面框架部分空出的空间，为测试提供便利。
5.一种应用如权利要求1所述的冲击反应测试系统进行人体非预期跌落的冲击反应的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的冲击反应的测试方法，其特征在于：所述步骤一中，肌电传感器设置在待测试人员的上肢和下肢的主要肌肉的突出位置，用以采集人体在运动时的肌肉电信号。
7.如权利要求5所述的冲击反应的测试方法，其特征在于：所述步骤一中，测试标志是用于三维红外动作捕捉系统，设置在需监测的上肢或下肢的关节或运动变化追踪点，以及足部追踪点。
8.如权利要求5所述的冲击反应的测试方法，其特征在于：在步骤四后，综合测试者手动或由控制器自动测试的针对待测试人员的两种测试方式，即落地后保持稳定和落地后立刻跳起再保持稳定的两种测试方式的多次测试结果，评估待测试人员在非预期情况下跌落所受到的冲击、肌肉反应以及姿势控制能力。
