نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز ، اهواز، ایران،

2 'گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران،

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

4 دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

کنترل تعادل یک هدف زمینه ای در فعالیت های وضعیت ایستاده بدن است و پایش، تحلیل، و دخالت به منظور بهبود آن، موضوع بخشی از پژوهش های حوزه بیومکانیک حرکات انسان قرار گرفته است. در مطالعات با رویکرد کمّی مربوط به تعادل انسان، دانستن اینکه مقدارتعادل از نظر عددی در یک وضعیت بدن یا هر لحظه در طول یک مسیر حرکت چقدر است، ضروری می باشد. این پژوهش یک معیار کمّی جدید برای بیان میزان پایداری وضعیت در طول سیکل راه رفتن پیشنهاد می کند. مبنای این معیار کمّی احتمال تحقق یا موفقیت دینامیکی در به پایان رساندن فاز پرواز بدون از دست رفتن تعادل و بدون شروع فرآیند زمین خوردن است. احتمال موفقیت دینامیکی راه رفتن روی یک مدل هفت عضوی با جرم گسترده مدل سازی و محاسبه شده است. در این مطالعه حرکت در این فاز بـصورت حرکتـی بهینه با توجه به حفظ حداکثری تعادل در کنار تأمین قیود سینماتیک و توجه به انرژی مصرفی و سطح تحریک ماهیچه ای و تغییرات تحریک محاسبه شده است که به صورت در نظر گرفتن وزن هایی برای احتمال موفقیت اجرای حرکت و مصرف انرژی و به دست آوردن طول گام بهینه می باشد، به صورتی که هم قید تعادل حداکثری و هم مصرف انرژی حداقل لحاظ شده باشد. برای مثال، طول گام بهینه با در نظر گرفتن قید حداکثر کمیت تعادل برای یک فرد با قد و وزن 187 سانتیمتر و 92 کیلوگرم در طول گام 27 سانتیمتر به دست آمد. یکی از عوامل تاثیر گذار در حفظ تعادل سرعت راه رفتن می باشد . توجه به این نکته که هرچه میانگین سرعت مرکز جرم افزایش یابد احتمال حفظ تعادل کمتر خواهد شد، لذا به منظور در نظر گرفتن ماکزیمم سرعت میانگین مرکز جرم در کنار حفظ تعادل حداکثری ، طول گام بهینه46 سانتی متر محاسبه گردیده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Dynamic balance Evaluation of a Seven-link Model in Single Support Phase of Walking based on probability of realization

نویسندگان [English]

  • afshin ghanbarzadeh 1
  • mahdie termeh 2
  • Mohammad Hadi Honarvar 3
  • Kourosh Heidari Shirazi 4

1 َAssistant Professor, Faculty of Engineering, Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran

2 Faculty of Engineering, Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran

3 Faculty of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran

4 Faculty of Engineering, Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran

چکیده [English]

A primary objective in many human upright state movements is control of balance and monitoring, analysis, and intervention to improve it, has become a part of human biomechanics research.
In studies with a quantitative approach to human balance, it is necessary to know the numerical quantity of balance in a body state or at any moment during a path.
This study proposes a new quantitative Criterion to express stable state during walking cycle.
The basis of this quantitative criterion is the Probability of dynamic success in completing the swing phase without losing balance and the initiation of a fall. The probability of motion realization has been calculated and simulated on a seven-link model with a distributed mass.

In this study by taking into consideration the kinematic constraints, energy consumption, muscle stimulation level and changes in stimulation beside maximizing balance, the movement in stance phase is calculated as an optimal movement.
The optimal step length has been calculated considering a weight for probability of motion realization and energy consumption. In this method both the maximum balance and minimum energy consumption have been considered.
For instance, the optimal step length considering the maximum balance constraint in the specific path for an individual with the height of 187 cm and mass of 92 kg was calculated about 27 cm with this probabilistic approach.
One of the factors in maintaining balance is cadence rate. By increasing the of center of mass average velocity, the probability of balance maintenance decreases, thus also with considering center of mass average velocity beside maximum balance constraint , the optimal step length is calculated 46 cm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Probability of dynamic Success
  • Motion realization
  • Single support Phase
  • gait cycle
  • Step Length