滑摔事故经常发生于日常工作生活中,在给人们造成不同程度身心伤害的同时,也造成很大的经济损失。特别是当人体在轮船、列车、飞机、汽车等运动物体上行走时,这些物体的非匀速运动以及颠簸,使行走表面倾角发生变化,并使人体受到外力的冲击作用,滑摔风险升高,滑摔机制也更加复杂。因此研究外部环境干扰对于人体滑摔的影响具有重要的理论和实际意义。本文采用六自由度步进摩擦测试平台,通过测试平台对人体行走施加不同外界扰动条件,深入研究了外部环境干扰对人体受力、人体滑摔风险及滑摔机制的影响。具体研究内容及结果如下。改变步进摩擦测试平台与水平地面的角度以改变摩擦力方向,从而研究摩擦力方向对人体受力及滑摔倾向与滑摔机制的影响。结果表明,随摩擦力与地面之间角度的增加,前后向接触力增大,脚底支撑力减小,因此脚底所需摩擦系数峰值增大,人体滑摔风险升高。通过测试平台的水平非匀速运动形成作用于人体的水平外力,探讨了水平外力对人体受力及滑摔机制的影响。结果表明,脚底支撑力不受水平外力影响;水平外力与重心水平惯性力的正向叠加使脚底前后向接触力增大,从而提高了脚底所需摩擦系数使人体滑摔风险升高,并且水平外力越大滑摔风险越高。测试平台的上下往复运动可形成作用于人体的垂直方向外力。研究结果表明,脚底前后向接触力不受垂向外力的影响。当垂向外力与重心垂直方向惯性力正向叠加且方向与重力方向相反时,叠加结果使脚底支撑力减小,所需摩擦系数增大,人体行走时的滑摔风险升高,外力越大人体滑摔倾向越大。对试验数据统计分析结果表明,在水平静止地面及不同外界环境扰动下行走时,人体脚底主动摩擦力及摩擦系数基本保持不变;外力干扰可改变行走时的步态时相,使制动期及起动期的时间配比发生变化。三种外界扰动条件中,上下坡角度对人体滑摔倾向影响最大,水平外力次之,垂直外力影响最小。运用简化的重心轨迹物理和数学模型分析了外界环境扰动对人体滑摔机制的影响。结果表明,人体行走时必须使身体满足力及力矩的动态平衡才能避免滑摔,而外部条件的扰动破坏了人体原有的动态平衡系统,人体必需通过调整脚底接触力、身体姿势等措施,建立新的力及力矩动态平衡系统。当外界扰动条件太大,通过人体自身的调整不足以建立新的动态平衡系统时,滑摔将会发生。本文基于模糊数学和信息熵理论,建立了步进滑摔模糊判断综合数学模型以判断多种单因素如步速、步长、地面水平加速度、上下坡角度、年龄对滑摔的权重。基于响应曲面法,建立了步进滑摔预测模型以预测多因素共同作用下各因素的滑摔危险系数。模糊判断结果表明,在诸多单因素中,地面坡度角及运动加速度对人体滑摔影响较大。滑摔预测模型分析结果可知,在水平外力、步长、步速三因素共同作用下行走时,水平加速度对人体滑摔影响最为显著,步速影响最小。并进一步分析了随着地面加速度的增加,滑摔风险的增长速度。本文数学模型的建立为判断及预测各因素对滑摔风险的影响提供了新的思路和方法。本文完善了人体行走过程中的滑摔机制理论体系,对于人体在运载工具,特别是海军在军舰上活动时的防滑提供了重要的理论依据。