الگوی بهینه‌ی حرکت برخاستن از وضعیت اسکوات با استفاده از توابع هزینه‌ی مختلف

Abstract

زمینه و هدف: برخاستن یکی از تکراری­ ترین حرکات روزمره است که اجرای آن نیازمند اعمال گشتاور زیاد و حفظ دقیق تعادل می‌باشد. هدف از انجام این مطالعه­، بهینه­ سازی الگوی حرکت برخاستن از وضعیت اسکوات با استفاده از چند تابع هزینه­ ی مختلف بود. روش بررسی: در این مطالعه از دو تابع هزینه­ ی حداقل گشتاور و انرژی مکانیکی و یک تابع چند هزینه­ ای استفاده شد. تابع چند هزینه­ ای به­ شکلی طراحی گردید که گشتاور کل، انرژی مکانیکی، حداکثر گشتاور زانو و احتمال بی­ تعادلی، به‌طور همزمان کاهش یابد. جهت ساخت مدل و انجام مقایسه­ با الگوهای بهینه، از نمای ساجیتال حرکت برخاستن از وضعیت اسکوات شش نفر مرد جوان سالم (سن 2/1±6/24 سال، وزن 2/5±5/72 کیلوگرم، قد 7/4±177 سانتی­متر)، فیلم گرفته و مدلی دو بُعدی و چهار سگمنتی، بر اساس معادلات حرکت تعریف شد. پس از اعمال قیدها و توابع هزینه، از الگوریتم ژنتیک جهت یافتن الگوی بهینه استفاده گردید. یافته­ ها: طبق نتایج پژوهش، الگوی حرکتی ناشی از تابع چند هزینه­ ای، کاهش 5/2 درصدی در انرژی مکانیکی، 5/3 درصدی در گشتاور کل مفاصل و 3/43 درصدی در حداکثر گشتاور مفصل را به نسبت الگوی ارائه شده توسط آزمودنی­ ها نشان داد. علاوه بر این تابع چند هزینه­ ای، به نسبت دو تابع هزینه­ ی دیگر، شباهت بیشتری با الگوی آزمودنی­ ها داشت و با کنترل هزینه­ ی تعادل، ایمنی حرکت را نیز افزایش داد. نتیجه­ گیری: در جریان بهینه­ سازی حرکات مختلف، مطلوب است که ابتدا فاکتورهای مؤثر بر حرکت شناسایی شود و سپس به­ کمک یک تابع هزینه­ ی کامل و مناسب، بهترین الگو برای تکلیف مورد نظر انتخاب شود. نتایج این مطالعه می­تواند الگوی بهینه­ ی برخاستن از وضعیت اسکوات را با هدف طراحی وسایل توانبخشی و پروتکل­ های تمرینی ارائه نماید.