1,959 matches
-
olonomice (independente de timp) și neolonomice, pentru a mări interconectarea acestora cu mediul înconjurător [77, 143]. Astfel, au fost realizate următoarele modele: -model cu două grade de libertate constituit din două pendule inverse; -model cu cinci elemente solide: bust, coapsă, gambă, călcâi, degetele de la picior; ultimile două elemente au fost legate între ele cu ajutorul unui sistem arc - amortizor, în ideea de a simula mișcarea tălpii piciorului. Simularea a demonstrat faptul că sistemul arc - amortizor al piciorului împiedică prăbușirea și acționează ca
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
două părți fiecare, bazinul și bustul, acestea din urmă două fiind modelate printr-o masă concentrată. Bustul are două grade de libertate putându-se mișca în plan sagital și frontal. S-au efectuat simplificări luând în calcul un mers special: gambele totdeauna paralele, extremitatea distală a gambei din urmă fiind în contact cu solul. Astfel a fost evitată faza dublului sprijin utilizând schimbarea suportului de la un picior la altul. Acest model structural este reprezentet schematic în figura 2.36. Un alt
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
acestea din urmă două fiind modelate printr-o masă concentrată. Bustul are două grade de libertate putându-se mișca în plan sagital și frontal. S-au efectuat simplificări luând în calcul un mers special: gambele totdeauna paralele, extremitatea distală a gambei din urmă fiind în contact cu solul. Astfel a fost evitată faza dublului sprijin utilizând schimbarea suportului de la un picior la altul. Acest model structural este reprezentet schematic în figura 2.36. Un alt model structural spațial al lui Vukobratovic
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
model structural este reprezentet schematic în figura 2.36. Un alt model structural spațial al lui Vukobratovic, mai apropiat de realitate, este cel format din 12 segmente, luând în considerare și membrele superioare. Fiecare membru inferior este format din: picior, gambă, coapsă și un segment intermediar de legătură cu bazinul. Bustul corespunde unui pendul invers iar cele două brațe au o poziție fixă atașată la nivelul pieptului. Fiecare segment este legat de următorul print-o singură articulație de rotație așa cum se
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
23]. Legăturile exterioare pentru acest sistem se consideră că sunt în punctul A, unde piciorul (I) este rezemat pe sol și în punctul D unde coapsa (III) este articulată de bazin prin articulația coxo-femurală. Izolând cele trei elemente, piciorul (I), gamba (II) și coapsa (III), așa după cum se observă în figura 2.44, se obțin 3 corpuri solicitate în felul următor: oasupra piciorului (I) acționează forțele exterioare (de rezistență utilă, de exemplu, acțiunea piciorului asupra unei mingi, la fotbal) și (activă
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
asupra unei mingi, la fotbal) și (activă, ca de exemplu o forță musculară), forța de legătură exterioară (din reazemul simplu A) și forța de legătură interioară din articulația gleznei B, notată (indicii reprezintă acțiunea corpului I asupra corpului II); oasupra gambei (II) acționează forțele exterioare , și forțele de legătură interioare și ; oasupra coapsei (III) acționează forța exterioară , forța de legătură interioară și forța de legătură exterioară din articulația coxo-femurală. Ecuațiile vectoriale de echilibru static scrise pentru cele 3 corpuri sunt: I
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
interioare și o parte din parametrii scalari care definesc poziția de echilibru a sistemului dat. Aplicând metoda echilibrului părților la sistemul biomecanic al membrului inferior analizat anterior (figura 2.43) și izolând subsistemul format doar din elementele picior (I) și gambă (II), așa cum este reprezentat în figura 2.45, se obține sistemul ecuațiilor de echilibru static: . (2.33) Pentru rezolvarea problemelor de echilibru a sistemelor de corpuri solide considerate rigide se poate aplica una cele trei metode prezentate anterior sau combinații
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
metoda produselor, se stabilește legea fizică pe baza mărimilor fizice care determină fenomenul considerat analizat. 3.1. Definirea parametrilor de poziție ai modelului propus Anatomic, la picior există două mari articulații: o articulație superioară, formată din extremitățile inferioare ale oaselor gambei (tibia și fibula) și din fața superioară a talusului și o articulație inferioară, formată din talus și calcaneu, așa cum se observă în figura 3.1. Prima dintre aceste articulații permite mișcarea de flexie-extensie a piciorului (numită și flexie dorsală-flexie plantară), iar
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
intermediară, numai fasciculele mijlocii sunt întinse. Realizarea mișcării de flexie plantară și dorsală, necesară propulsiei corpului, inclusiv în săritura corpului din alergare, se datorează, în principal, mușchiului triceps sural (format din mușchii gemeni și solear), cel mai voluminos mușchi al gambei, care se inseră inferior pe calcaneu prin intermediul tendonului lui Achile. Definirea modelului fizic Un model geometric simplificat al articulației gambei, în care sunt relevate ligamentele și tendonul lui Achile, este reprezentat în figura 3.3 [10, 23, 28, 30, 79
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
din alergare, se datorează, în principal, mușchiului triceps sural (format din mușchii gemeni și solear), cel mai voluminos mușchi al gambei, care se inseră inferior pe calcaneu prin intermediul tendonului lui Achile. Definirea modelului fizic Un model geometric simplificat al articulației gambei, în care sunt relevate ligamentele și tendonul lui Achile, este reprezentat în figura 3.3 [10, 23, 28, 30, 79, 7180]. Funcție de talia (înălțimea) subiectului uman, evidențiată prin cota “H”, se pot calcula antropometric toate dimensiunile necesare studiului biomecanic al
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
B), precum și înălțimea piciorului, măsurată între sol și centrul geometric articular D, se calculează cu expresiile definite pe cotele reprezentate în figura 3.3, variabila de calcul fiind înălțimea totală “H” a individului analizat [23, 149]. Modelul structural al ansamblului gambă - picior, folosit în cele ce urmează ca model mecanic necesar analizei biomecanice, este reprezentat în figura 3.4. Cotele a, b, c, d, e, h și l au următoarele semnificații: a - reprezintă distanța dintre punctul de sprijin antero-median al piciorului
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
deltoid cu oasele tarsiene, notat cu D; d - reprezintă distanța măsurată pe verticală, dintre centrul geometric al articulației gleznei și punctul de inserție pe tibie a mușchiului solear, notat cu C, știut fiind faptul că acest mușchi face legătura între gambă și picior folosind ca terminație pe calcaneu tendonul lui Achile; e - reprezintă distanța măsurată pe verticală, dintre centrul geometric al articulație gleznei și punctul proximal de legătură a celor două ligamente laterale (deltoid și calcaneo-fibular) cu gamba, respectiv tibia și
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
face legătura între gambă și picior folosind ca terminație pe calcaneu tendonul lui Achile; e - reprezintă distanța măsurată pe verticală, dintre centrul geometric al articulație gleznei și punctul proximal de legătură a celor două ligamente laterale (deltoid și calcaneo-fibular) cu gamba, respectiv tibia și fibula; h - reprezintă înălțimea piciorului, măsurată pe verticală între sol și centrul geometric al gleznei; l - reprezintă lungimea totală a gambei (între articulațiile genunchiului și gleznei). Toate lungimile, a, b, c, d, e, h, l descrise anterior
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
articulație gleznei și punctul proximal de legătură a celor două ligamente laterale (deltoid și calcaneo-fibular) cu gamba, respectiv tibia și fibula; h - reprezintă înălțimea piciorului, măsurată pe verticală între sol și centrul geometric al gleznei; l - reprezintă lungimea totală a gambei (între articulațiile genunchiului și gleznei). Toate lungimile, a, b, c, d, e, h, l descrise anterior au fost determinate prin măsurători antropometrice directe pe un lot de 10 subiecți umani voluntari. Totodată, pentru aprecierea centrului geometric articular, a punctelor de
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
12) (3.13) , (3.14) , (3.15) , (3.16) , (3.17) Expresiile de calcul prezentate anterior sunt utilizate în stabilirea vectorilor de poziție (3.5), cu ajutorul cărora se pot scrie ecuațiile de echilibrul static sau dinamic ale piciorului. Parametrii rotației gambei Pentru a determina vectorii de poziție ai punctelor E, C și H, se vor considera tot două mișcări de rotație succesive ale reperului . Mai întâi se consideră un reper obținut prin rotirea reperului în jurul axei Oy cu unghiul , așa cum se
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
vor considera tot două mișcări de rotație succesive ale reperului . Mai întâi se consideră un reper obținut prin rotirea reperului în jurul axei Oy cu unghiul , așa cum se observă în figura 3.9. Punctele E, C și H se găsesc pe gambă și datorită poziției variabile a gambei în planele sagital și frontal, poziția acestor puncte se determină în urma considerării a două rotații succesive, în planul sagital, cu unghiul θ, corespunzătoare mișcării de flexie - extensie și respectiv în planul frontal, cu unghiul
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
rotație succesive ale reperului . Mai întâi se consideră un reper obținut prin rotirea reperului în jurul axei Oy cu unghiul , așa cum se observă în figura 3.9. Punctele E, C și H se găsesc pe gambă și datorită poziției variabile a gambei în planele sagital și frontal, poziția acestor puncte se determină în urma considerării a două rotații succesive, în planul sagital, cu unghiul θ, corespunzătoare mișcării de flexie - extensie și respectiv în planul frontal, cu unghiul φ, corespunzătoare mișcării de abducție - adducție
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
Matricea cosinusurilor directoare este de forma: . (3.19) Vectorii de poziție ai punctelor E, C și H în raport cu sistemul de axe sunt: , (3.20) unde e, d și l reprezintă distanțele OE, OC și respectiv OH, măsurate de-a lungul gambei, așa cum se observă în figurile 3.9 și 3.10. Matricile asociate vectorilor din relația (20) sunt: . (3.21) Vectorii de poziție ai acestor puncte în raport cu sistemul de axe se obțin folosind matricile cosinusurilor directoare. Matricile asociate acestor vectori sunt
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
se pot scrie înlocuind coordonata “e”, în relația (25), cu “d” și respectiv “l”; rezultă așadar: , (3.26) . (3.27) Vectorii de poziție ai punctelor E, C și H, vor fi folosite în continuare pentru scrierea ecuațiilor de echilibru ale gambei. Modelul biomecanic static al articulației gleznei Modelul biomecanic static al articulației gleznei este util pentru studiul recuperării medicale sau pentru creșterea mobilității unghiulare a articulației gleznei. Mișcarea pasivă a piciorului are loc atunci când coapsa este sprijinită pe un reazem, segmentele
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
Modelul biomecanic static al articulației gleznei Modelul biomecanic static al articulației gleznei este util pentru studiul recuperării medicale sau pentru creșterea mobilității unghiulare a articulației gleznei. Mișcarea pasivă a piciorului are loc atunci când coapsa este sprijinită pe un reazem, segmentele gambă și picior sunt într-o stare de semirelaxare iar asupra acestora acționează o forță exterioară, individul neparticipând activ la mișcare, adică fără a-și controla activitatea musculară. Totodată, modelul biomecanic static este eficient pentru simularea situațiilor critice, respectiv a “pasului
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
rezistență utilă) și (activă, de exemplu forța din tendonul lui Achile, dintr-un ligament, mușchi etc.), forța de legătură exterioară (din reazemul simplu A) și forța de legătură interioară din articulația gleznei B, notată (indicii “12” reprezintă acțiunea piciorului asupra gambei), așa cum se observă schematizat în figura 3.12. Încărcările mecanice care se consideră că acționează asupra piciorului, conform modelului fizic propus, sunt: forțele din ligamentul lateral solicitat (Fe1) și respectiv tendonul lui Achile (Fe2), reacțiunea normală din punctul de contact
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
schematizat piciorul, cu încărcările mecanice considerate mai înainte. S-a considerat forța Fe1 dintr-un singur ligament lateral deoarece, în cazul unui “pas greșit” este solicitat doar unul din cele două ligamente ale modelului fizic considerat. Forțele care acționează asupra gambei Izolând gamba din ansamblul articular al gleznei, se pot considera, următoarele categorii de forțe care pot acționa asupra sa: forțele exterioare (de exemplu, forța de greutate) și (activă, de exemplu forța dintr-un ligament, mușchi etc.) și forța de legătură
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
cu încărcările mecanice considerate mai înainte. S-a considerat forța Fe1 dintr-un singur ligament lateral deoarece, în cazul unui “pas greșit” este solicitat doar unul din cele două ligamente ale modelului fizic considerat. Forțele care acționează asupra gambei Izolând gamba din ansamblul articular al gleznei, se pot considera, următoarele categorii de forțe care pot acționa asupra sa: forțele exterioare (de exemplu, forța de greutate) și (activă, de exemplu forța dintr-un ligament, mușchi etc.) și forța de legătură interioară din
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
următoarele categorii de forțe care pot acționa asupra sa: forțele exterioare (de exemplu, forța de greutate) și (activă, de exemplu forța dintr-un ligament, mușchi etc.) și forța de legătură interioară din articulația gleznei B, notată (indicii “21” reprezintă acțiunea gambei asupra piciorului), așa cum se observă schematizat în figura 3.14. La fel ca în cazul piciorului, în figura 3.15 este reprezentată simplificat, conform modelului fizic propus, gamba cu încărcările mecanice în cazul unui “pas greșit”. Cu “mg” s-a
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
de legătură interioară din articulația gleznei B, notată (indicii “21” reprezintă acțiunea gambei asupra piciorului), așa cum se observă schematizat în figura 3.14. La fel ca în cazul piciorului, în figura 3.15 este reprezentată simplificat, conform modelului fizic propus, gamba cu încărcările mecanice în cazul unui “pas greșit”. Cu “mg” s-a notat forța de greutate a corpului care se transmite prin intermediul gleznei asupra articulației gambei. Tot la fel ca la picior, forțele Fe1 și Fe2 sunt forțele din ligamentul
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]