Identification of internal loads at the selected joints during performance of a backward somersault

• Autorzy: Czaplicki A.

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja obciążeń wybranych stawów podczas salta z miejsca w tył w pozycji kucznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A backward tucked somersault from the standing position is analyzed in this study. The used computations were based on a three-dimensional model of the human body defined in natural coordinates. The net torques and internal reactions occuring at the ankle, knee, hip, upper trunk-neck and neck-head joints were obtained by inverse dynamics. The achieved results confirmed the significant loads at the joints at the beginning of the landing phase and revealed the way the analyzed stunt was controlled. It was also shown that the natural coordinates provide a useful environment for modeling spatial biomechanical structures.

PL

W niniejszej pracy poddano identyfikacji biomechanicznej salto z miejsca w tył w pozycji kucznej. Obliczenia przeprowadzono wykorzystując trójwymiarowy model ciała człowieka zdefiniowany we współrzędnych naturalnych. W wyniku rozwiązania zagadnienia odwrotnego uzyskano przebiegi zbiorczych momentów sił mięśniowych oraz reakcji wewnętrznych w stawach kończyny dolnej i na poziomie połączeń tułowia z szyją oraz szyi z głową. Uzyskane wyniki wskazują na wysoki poziom obciążeń w stawach na początku fazy lądowania oraz ukazują sposób sterowania ciałem człowieka w trakcie badanego salta. Obliczenia potwierdziły też przydatność współrzędnych naturalnych w modelowaniu przestrzennych struktur biomechanicznych.

Słowa kluczowe

EN

biomechanical model; natural coordinates; inverse dynamics; internal loads

PL

model biomechaniczny; współrzędne naturalne; zagadnienie odwrotne; obciążenia wewnętrzne

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. LVI, nr 3
• Strony: 303--316
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Czaplicki A.

• Department of Biomechanics, Academy of Physical Education in Warsaw, External Faculty of Physical Education, ul. Akademicka 2, 21-500 Biała Podlaska, Poland,

Bibliografia

• [1] Hanavan E. P.: A mathematical model for the human body. Technical report AMRL-TR-102, Dayton, 1964.
• [2] Vukobratovic M., Potkonjak V.: Simulation model of general human and humanoid motion. Multibody System Dynamics, 2007, Vol. 17, pp. 71-96.
• [3] Frigo G.: Three-dimensional model for studying the dynamic loads on the spine during lifting. Clinical Biomechanics, 1990, Vol. 5, pp. 143-152.
• [4] Kingma I., de Looze M. P., Toussaint H. M., Klijnsma H. G., Bruijnen Т. В. M.: Validation of a full body 3-D dynamic linked segment model. Human Movement Science, 1996, Vol. 15, pp. 833-860.
• [5] Garcia de Jalón J., Bayo E.: Kinematic and dynamic simulation of multibody systems: the real-time challenge. Springer Verlag, New York. 1993.
• [6] Celigüeta J. Т.: Multibody simulation of human body motion in sports. Proc. of the 14th Symposium on Biomechanics in Sports, Lisbon, Portugal. 1996. pp. 81-94.
• [7] Alvarez G., Serrano N., Gutiérrez A., Urban P., Avello A.: Computer animation of human body motion in sport, using real captured data and a "consistent" mechanical model. Proc. of the 2th International Symposium on Three-Dimensional Analysis of Human Movement, Poitiers, France, 1993, pp. 108-111.
• [8] Silva M.: Human motion analysis using multibody dynamics and optimization tools. PhD Thesis, Technical University of Lisbon, Lisbon, 2003.
• [9] Silva M. P. Т., Ambrósio J. A. C.: Kinematic data consistency in the inverse dynamic analysis of biomechanical systems. Multibody System Dynamics, Vol. 8, 2002, pp. 219-239.
• [10] Czaplicki A., Silva M. P. Т., Ambrósio J. A. C.: Estimation of the muscle force distribution in ballistic motion based on a multibody methodology. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, Vol. 9, 2006, pp. 45-54.
• [11] Nikravesh, P. E.: Computer-aided analysis of mechanical systems, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1988.
• [12] Czaplicki A.: Modeling in natural coordinates in biomechanics (in Polish). Monografie i Opracowania nr 7, AWF Warszawa, ZWWF, Biała Podlaska, 2009.
• [13] Blajer W., Czaplicki A.: Contact modeling and identification of planar somersaults on the trampoline. Multibody System Dynamics, 2003, Vol. 10, pp. 289-312.
• [14] Blajer W., Czaplicki A.: Modeling and inverse simulation of somersaults on the trampoline. Journal of Biomechanics, Vol. 34, 2001, pp. 1619-1629.
• [15] McNitt-Gray J. L., Hester D. M. E., Mathiyakom W., Munkasy B. A.: Mechanical demand and multijoint control during landing depend on orientation of the body segments relative to the reaction force. Journal of Biomechanics, Vol. 34, 2001, 1471-1482.