Zastosowanie modeli dynamiki w modelowaniu biomechanicznym pozwala na wyznaczenie obciążeń w układzie kostnym lub kostno-mięśniowym. Celem opracowania modelu dynamiki kończyny górnej jest wyznaczenie oraz analiza momentów działających na układ podczas wykonywania ruchu. Model matematyczny kończyny górnej o pięciu stopniach swobody został opisany przy pomocy równań Lagrange'a drugiego stopnia. Następnie, poprzez symulację zadanego ruchu rozwiązano zadane proste dynamiki. Opracowany model dynamiki został sparametryzowany na podstawie ogólnodostępnych danych antropometrycznych.
EN
Using dynamics models in the biomechanical modeling allows to determine the loads in the skeletal or bone-muscular systems. The aim of developing the dynamic model of the upper limb is to determine and analyze the torques, which appear in the system during motion. The mathematical model of the upper limb with five degrees of freedom has been described by Lagrange's equations. Next, the forward dynamics was solved by simulating a motion. The determined dynamics model was parameterized using anthropological data.
W publikacji przedstawiono zagadnienie modelowania matematycznego dynamiki ruchu kończyny górnej. Do opracowania modelu wykorzystano równanie różniczkowe Lagrange’a drugiego stopnia, które wymaga znajomości trajektorii ruchu bez konieczności poznawania sił reakcji w stawach. Można dzięki temu przybliżać momenty działające w stawach bez konieczności stosowania specjalistycznej aparatury medycznej przystosowanej do badania momentów, a wykorzystując jedynie systemy „Motion Capture”, które wyznaczają położenie znaczników na podstawie danych pomiarowych. Modelowanie dynamiki ruchu przy użyciu jedynie współrzędnych znaczników może być wykorzystywane w medycynie, szczególnie w fizjoterapii oraz rehabilitacji. Na podstawie założonych ruchów w stawach obliczono momenty, które wywołują dane ruchy i następnie rozwiązano proste zagadnienie dynamiki. Założenia modelowe opracowano na podstawie danych antropologicznych. Do sprawdzenia poprawności działania modelu wykorzystano dane literaturowe oraz własne przemyślenia na temat mechaniki ruchu po okręgu.
EN
The issue of mathematical modelling of upper limb motion is presented in the article. The Lagrange differential equation of secondary order was used for development of the presented model. The solution of the equation requires data describing of movement trajectory without necessity of assessment of reaction forces in joints. Referring to above it is possible to estimate the moments of force activated in joints which are determined by position of markers presented ony in the Motion Capture System. The calculation of moments of force was performed with predetermined motions in joints. Model assumptions were developed on the base of literature and own experiences, particularly on anthropological data and fundamentals of mechanics of circular motion.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.