446 matches
-
66, 67, 125]. Dintre programele specializate date în tabelul 2.7, SIMM, MADYMO și ATB sunt utilizate în special în biomecanică iar SIMM și MADYMO au module speciale de reconstrucție anatomică care permit modelarea structurală tridimensională. 2.2.3. Modele cinematice Modelele cinematice în biomecanică se împart, funcție de datele de intrare și necunoscutele care trebuie determinate, în două mari categorii: modele cinematice directe și modele cinematice inverse. Modele cinematice directe, în care cunoscându-se coordonatele generalizate ale articulațiilor modelului structural, 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]
-
125]. Dintre programele specializate date în tabelul 2.7, SIMM, MADYMO și ATB sunt utilizate în special în biomecanică iar SIMM și MADYMO au module speciale de reconstrucție anatomică care permit modelarea structurală tridimensională. 2.2.3. Modele cinematice Modelele cinematice în biomecanică se împart, funcție de datele de intrare și necunoscutele care trebuie determinate, în două mari categorii: modele cinematice directe și modele cinematice inverse. Modele cinematice directe, în care cunoscându-se coordonatele generalizate ale articulațiilor modelului structural, se cer să
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]
-
iar SIMM și MADYMO au module speciale de reconstrucție anatomică care permit modelarea structurală tridimensională. 2.2.3. Modele cinematice Modelele cinematice în biomecanică se împart, funcție de datele de intrare și necunoscutele care trebuie determinate, în două mari categorii: modele cinematice directe și modele cinematice inverse. Modele cinematice directe, în care cunoscându-se coordonatele generalizate ale articulațiilor modelului structural, se cer să fie determinate pozițiile unor puncte date ale lanțului cinematic și, de asemenea, vitezele și accelerațiile acelor puncte. O exprimare
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]
-
au module speciale de reconstrucție anatomică care permit modelarea structurală tridimensională. 2.2.3. Modele cinematice Modelele cinematice în biomecanică se împart, funcție de datele de intrare și necunoscutele care trebuie determinate, în două mari categorii: modele cinematice directe și modele cinematice inverse. Modele cinematice directe, în care cunoscându-se coordonatele generalizate ale articulațiilor modelului structural, se cer să fie determinate pozițiile unor puncte date ale lanțului cinematic și, de asemenea, vitezele și accelerațiile acelor puncte. O exprimare matematică mai simplă pentru
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 reconstrucție anatomică care permit modelarea structurală tridimensională. 2.2.3. Modele cinematice Modelele cinematice în biomecanică se împart, funcție de datele de intrare și necunoscutele care trebuie determinate, în două mari categorii: modele cinematice directe și modele cinematice inverse. Modele cinematice directe, în care cunoscându-se coordonatele generalizate ale articulațiilor modelului structural, se cer să fie determinate pozițiile unor puncte date ale lanțului cinematic și, de asemenea, vitezele și accelerațiile acelor puncte. O exprimare matematică mai simplă pentru analiza cinematică directă
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]
-
Modele cinematice directe, în care cunoscându-se coordonatele generalizate ale articulațiilor modelului structural, se cer să fie determinate pozițiile unor puncte date ale lanțului cinematic și, de asemenea, vitezele și accelerațiile acelor puncte. O exprimare matematică mai simplă pentru analiza cinematică directă este dată în [54], respectiv: x = f(θ), (2.7) unde: θ reprezintă coordonatele generalizate cunoscute iar x pozițiile punctelor ce trebuie obținute. In cazul piciorului, cunoscând unghiurile de rotație ale genunchiului și șoldului, poziția piciorului se determină prin
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]
-
piciorului, cunoscând unghiurile de rotație ale genunchiului și șoldului, poziția piciorului se determină prin utilizarea pozițiilor și rotațiilor șoldului și genunchiului. Pe baza cunoașterii schemei structurale a sistemului biomecanic, folosind notațiile Denavit - Hartenberg [45], se pot determina matricile care rezolvă cinematica directă a sistemului biomecanic dat. Astfel, conform rotațiilor din figura 2.40, fiecare element cinematic este caracterizat de patru parametrii: θ, d, a și α. Pentru un element, θ este unghiul rotației articulare, d este distanța dintre originile axelor care
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]
-
elementul, a este distanța dintre axele de rotație ale cuplelor care mărginesc elementul și α este unghiul dintre axele de rotație ale cuplelor care mărginesc elementul cinematic [94]. Cu aceste notații pot fi scrise matriceal relații de legătură între elementele cinematice. Modele cinematice inverse, în care, cunoscându-se numai pozițiile unui elememt final efector, se cer să fie determinate poziția și orientarea tuturor articulațiilor; matematic, cinematica inversă se poate exprima prin relația [107]: θ = f -1(x), (2.8) unde: x
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]
-
este distanța dintre axele de rotație ale cuplelor care mărginesc elementul și α este unghiul dintre axele de rotație ale cuplelor care mărginesc elementul cinematic [94]. Cu aceste notații pot fi scrise matriceal relații de legătură între elementele cinematice. Modele cinematice inverse, în care, cunoscându-se numai pozițiile unui elememt final efector, se cer să fie determinate poziția și orientarea tuturor articulațiilor; matematic, cinematica inversă se poate exprima prin relația [107]: θ = f -1(x), (2.8) unde: x este cunoscut
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]
-
elementul cinematic [94]. Cu aceste notații pot fi scrise matriceal relații de legătură între elementele cinematice. Modele cinematice inverse, în care, cunoscându-se numai pozițiile unui elememt final efector, se cer să fie determinate poziția și orientarea tuturor articulațiilor; matematic, cinematica inversă se poate exprima prin relația [107]: θ = f -1(x), (2.8) unde: x este cunoscut iar θ se cere să fie determinat, cu aceleași semnificații ca mai înainte. Cinematica inversă furnizează informații pentru controlul mișcării elementului final efector
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]
-
să fie determinate poziția și orientarea tuturor articulațiilor; matematic, cinematica inversă se poate exprima prin relația [107]: θ = f -1(x), (2.8) unde: x este cunoscut iar θ se cere să fie determinat, cu aceleași semnificații ca mai înainte. Cinematica inversă furnizează informații pentru controlul mișcării elementului final efector, acesta fiind necesar îndeosebi în cazul mișcării roboților. Problemele de cinematică inversă sunt neliniare, putând există mai multe soluții θ pentru o poziție dată x. La rezolvarea problemelor de cinematică inversă
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]
-
x), (2.8) unde: x este cunoscut iar θ se cere să fie determinat, cu aceleași semnificații ca mai înainte. Cinematica inversă furnizează informații pentru controlul mișcării elementului final efector, acesta fiind necesar îndeosebi în cazul mișcării roboților. Problemele de cinematică inversă sunt neliniare, putând există mai multe soluții θ pentru o poziție dată x. La rezolvarea problemelor de cinematică inversă se recurge fie la metode de aproximare numerice, fie la metode exacte analitice. Welman [145] a investigat în detaliu modelele
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]
-
înainte. Cinematica inversă furnizează informații pentru controlul mișcării elementului final efector, acesta fiind necesar îndeosebi în cazul mișcării roboților. Problemele de cinematică inversă sunt neliniare, putând există mai multe soluții θ pentru o poziție dată x. La rezolvarea problemelor de cinematică inversă se recurge fie la metode de aproximare numerice, fie la metode exacte analitice. Welman [145] a investigat în detaliu modelele cinematice inverse iar Girard, Maciejewski, Sims și Zeltzer[107] au generat mișcarea piciorului prin intermediul unui algoritm de cinematică inversă
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]
-
inversă sunt neliniare, putând există mai multe soluții θ pentru o poziție dată x. La rezolvarea problemelor de cinematică inversă se recurge fie la metode de aproximare numerice, fie la metode exacte analitice. Welman [145] a investigat în detaliu modelele cinematice inverse iar Girard, Maciejewski, Sims și Zeltzer[107] au generat mișcarea piciorului prin intermediul unui algoritm de cinematică inversă. Acest ultim caz al mișcării piciorului a fost analizat în două etape: mai întâi a fost dată traiectoria piciorului, după care algoritmul
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 cinematică inversă se recurge fie la metode de aproximare numerice, fie la metode exacte analitice. Welman [145] a investigat în detaliu modelele cinematice inverse iar Girard, Maciejewski, Sims și Zeltzer[107] au generat mișcarea piciorului prin intermediul unui algoritm de cinematică inversă. Acest ultim caz al mișcării piciorului a fost analizat în două etape: mai întâi a fost dată traiectoria piciorului, după care algoritmul de cinematică inversă a determinat unghiurile articulațiilor piciorului în timpul mișcării acestuia. Cele două categorii de modele 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]
-
iar Girard, Maciejewski, Sims și Zeltzer[107] au generat mișcarea piciorului prin intermediul unui algoritm de cinematică inversă. Acest ultim caz al mișcării piciorului a fost analizat în două etape: mai întâi a fost dată traiectoria piciorului, după care algoritmul de cinematică inversă a determinat unghiurile articulațiilor piciorului în timpul mișcării acestuia. Cele două categorii de modele sunt abordate în literatura de specialitate [5, 60, 67, 76, 85, 106, 107, 116, 124, 135, 139, 143, 145, 149, 150, 155] pentru tipurile de subiecți
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]
-
5, 60, 67, 76, 85, 106, 107, 116, 124, 135, 139, 143, 145, 149, 150, 155] pentru tipurile de subiecți umani: normali, cu deficiențe și performeri. Cu ajutorul noțiunilor de pas dublu, lungimea pasului și frecvența pasului se evidențiază următoarele aspecte cinematice: -viteza de deplasare a corpului se exprimă sub forma: v = l •f,(2.9) unde l reprezintă lungimea pasului iar f frecvența pasului; -dependența între lungimea pasului si frecvența pasului este aproximativ liniară; -în medie, raportul dintre lungimea pasului 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]
-
unde se numește operator de derivare și are expresia: , (2.21) iar la determinarea accelerațiilor se mai aplică odată operatorul de derivare fiecărei matrice de rotație. Pentru cazul unui model cinematic invers este necesară liniarizarea ecuației (3) pe baza configurației cinematice a modelului structural [156]. Prin liniarizare se stabilește relația dintre vitezele articulațiilor și viteza elementului final - efector de forma: , (2.22) unde J este matricea Jacobiană calculată cu relația: , (2.23) dimensiunea sa fiind (m x n), unde m reprezintă
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]
-
dificultate a ecuațiilor. Astfel, pentru modelele structurale suficient de simple se poate folosi metoda algebrică de reducere la un polinom, iar pentru celelalte modele structurale se apelează la rezolvarea matriceală, prin transformări de coordonate, cu ajutorul notațiilor modificate Denavit-Hartenberg [50]. Modelele cinematice analitice abordează cu preponderență cazurile normale, nepatologice, ale subiecților umani, analiza mișcării putând fi extrapolată doar pentru performeri [147]. Pentru cazurile în care se realizează modele cinematice ale unor subiecți umani cu deficiențe de mișcare, analiza cinematică este una 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]
-
la rezolvarea matriceală, prin transformări de coordonate, cu ajutorul notațiilor modificate Denavit-Hartenberg [50]. Modelele cinematice analitice abordează cu preponderență cazurile normale, nepatologice, ale subiecților umani, analiza mișcării putând fi extrapolată doar pentru performeri [147]. Pentru cazurile în care se realizează modele cinematice ale unor subiecți umani cu deficiențe de mișcare, analiza cinematică este una de evaluare și de sugestie în vederea unui tratament posibil. În această ultimă situație, modelul cinematic analitic trebuie realizat numai după ce s-au efectuat măsurători specifice pe pacient (viteza
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]
-
Denavit-Hartenberg [50]. Modelele cinematice analitice abordează cu preponderență cazurile normale, nepatologice, ale subiecților umani, analiza mișcării putând fi extrapolată doar pentru performeri [147]. Pentru cazurile în care se realizează modele cinematice ale unor subiecți umani cu deficiențe de mișcare, analiza cinematică este una de evaluare și de sugestie în vederea unui tratament posibil. În această ultimă situație, modelul cinematic analitic trebuie realizat numai după ce s-au efectuat măsurători specifice pe pacient (viteza de mers, amplitudinile unghiulare ale articulațiilor, activitatea musculară prin EMG
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]
-
2.48) care conduce la exprimarea accelerației unui element sub forma: , (2.49) ceilalți termeni putând fi neglijați. Un model dinamic asemănător celui de mai înainte este analizat de McGeer în lucrarea [104], cu deosebirea că se consideră o structură cinematică pentru ambele membre inferioare, iar mișcarea este de tip pasiv, adică fără a ține cont de componenta motoare musculară. Reprezentarea structurală pentru acest model dinamic pasiv este dată în figura 2.51. În timpul mersului numai câte un singur picior este
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]
-
printr-un anumit coeficient fizic, același în structura reală și model. Dacă sunt îndeplinite aceste două condiții principale, între fenomenele fizice studiate pe model și cele existente în structura reală va exista o similitudine dinamică. Această similitudine dinamică presupune: -similitudinea cinematică, dacă este realizată similitudinea geometrică (în modelele distorsionate poartă numele de similitudine afină) și dacă există un raport constant al tuturor timpilor sau intervalelor de timp în care fenomenele se produc pe model și structura reală; -raportul intensităților forțelor omoloage
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]
-
au un grad de precizie superior altora; -sunt utilizate tehnici și mijloace noi de investigare experimentală; -sunt folosite noi interpretări datelor experimentale proprii sau obținute de alți cercetători. Datele investigate de modelele experimentale din această categorie pot fi de natură cinematică sau dinamică. Un astfel de model experimental este prezentat în [61], problematica abordată fiind aceea a proprietăților de amortizare a încălțămintei sportive de competiție. În timpul contactului cu solul, piciorul nu se comportă ca un corp rigid, mai ale în cazul
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]
-
timp a unor parametri. Pe parcursul îmbunătățirii modelului și a definirii mai precise a problemei analizate, se renunță la o parte dintre aceste aproximații. Modelarea matematică presupune elaborarea unui “model matematic” care să reprezinte modelul fizic, respectiv scrierea ecuațiilor de stare (cinematice, statice, dinamice) ale sistemului fizic. Trecerea de la modelul fizic la modelul matematic se realizează în câteva etape succesive: -alegerea variabilelor care descriu starea sistemului la un moment dat; -stabilirea ecuațiilor de stare (de exemplu, ecuațiile de echilibru, static sau dinamic
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]