人体在行走过程中的身体姿态称为步态。正常步态具有稳定性、周期性和协调性等多项特性。在日常生产生活中,由于步态失稳而引起的滑摔事故频发,给世界各国造成巨大的经济损失和人员伤亡,受到高度重视。人体行走中脚底与地面构成一对摩擦副,脚与地面之间产生的间歇性相互作用称为步进摩擦。步进摩擦具有较为广阔的应用背景,如医学、军事、体育和制鞋领域等。目前,步进摩擦主要研究鞋底材料、路面材料及表面状态等单一因素对防滑性能的影响,而多因素耦合条件下的摩擦研究和步进摩擦的机理研究较为匮乏。本文主要研究在坡道路面上材料表面形貌发生变化对人体行走过程中的步进摩擦机理,为倾斜路面上人体行走的防滑策略提供进一步的技术支撑。本文利用自主研制的步进摩擦试验平台对实验数据进行采集,步进摩擦实验平台以六自由度运动平台模拟倾斜路面,以生物力学测力台采集人体行走时的三维力,以三维运动捕捉系统采集人体的行走姿态,以足底压力板采集步态的足底压力分布,辅以Visual 3D建立仿真系统下的人体运动模型,经过数据处理和理论分析,得出以下结论:人体在俯仰倾斜角度较小的道路行走时,地板表面形貌对人体步进摩擦影响较小,角度增大后横向阻隔花纹和机械加工的表面形貌防滑性能较好,上坡启动和下坡制动的脚底接触面积也随角度增加而减小,压强随之增大,并伴有步长缩短、步频先增大后减小的步态变化以提高行走安全性。人体在侧倾道路行走时,低侧脚横向力值大于高侧脚、摩擦系数大于高侧脚,打滑倾向高于高侧脚,高侧脚力值波动性较强、稳定性低于低侧脚。地板表面形貌对人体步进摩擦的影响小于倾斜角度。启动期摩擦系数大于制动期,打滑倾向较大,角度增大至20°前步态无明显变化,20°时步长明显缩短、步频明显降低,支撑相时间增长。横向摩擦力值和摩擦系数随倾斜角度的增大而增大,打滑倾向随角度增大而变大。