مطالعه فرضیه ای و تجربی پایداری انسان در اثر دوران سطح زیر پا در صفحه ساجیتال

Abstract

شناخت واکنش های حرکتی انسان علاوه بر کاربردهایی رایج در رباتیک و گرافیک کامپیوتری، به محققان این امکان را می دهد که با تشریح و بررسی دقیق عکس العمل ها، ضمن کسب اطلاعات کاملی از فرایند حفظ پایداری و روند وقوع حرکت، الگوهای حرکتی مناسب و بهینه ای برای تقویت سیستم عصبی- عضلانی و کمک به حفظ پایداری انسان، پیشنهاد کنند. در این مقاله به دو روش فرضیه ای و تجربی به بررسی پایداری انسان در برابر اغتشاش ناپایدار کننده ای به صورت دوران سطح زیر پا، پرداخته شده است. در روش فرضیه ای با در نظر گرفتن یک مدل رباتیکی چهار لینکی برای انسان و حل معادلات سینماتیکی و دینامیکی مدل با در نظر گرفتن اغتشاش خارجی، سعی شد به روش بهینه سازی و بر اساس معیار پایداری نقطه ممان صفر، الگوهای حرکتی برای حفظ پایداری انسان تعیین شود. در روش تجربی به منظور مشاهده عکس العمل واقعی انسان به اغتشاش دوران سطح زیر پا، دستگاه اعمال کننده اغتشاش دورانی طراحی و ساخته و آزمایش هایی بر روی 10 فرد سالم انجام شد. با اجرای این آزمایش ها واکنش سینماتیکی انسان به اغتشاش ناپایدار کننده سطح زیر پا به وسیله دوربین های فرکانس بالا ضبط شد. پس از پردازش داده ها، مشاهدات تجربی با محاسبات فرضیه حاصل از روش بهینه سازی مقایسه شدند. بررسی نتایج دو روش- با نمایش انطباق خوب نتایج تجربی و فرضیه ای- توانایی بسیار بالای روش مدلسازی و بهینه سازی در تعیین واکنش های حرکتی انسان را نشان داد. همچنین نتایج هر دو روش نشان داد که سیستم کنترل عصبی- عضلانی انسان به طور عمده استراتژی مچ پا را برای حفظ پایداری در برابر دوران سطح زیر پا فراخوانی می کند. بنابراین تقویت مفصل مچ و عضلاتی که در بکارگیری استراتژی مچ نقش کلیدی دارند یک گام مهم در جلوگیری از افتادن افراد سالخورده در اثر چنین اغتشاشی خواهد بود.