آنالیز حرکت انسان
فاطمه اکبری‌فر؛ محمدهادی هنرور؛ مصطفی حاج‌لطفعلیان
دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، ، صفحه 1-11
چکیده
یافتن موقعیت مرکز دوران برای تعریف محور آناتومیکی سیستم اسکلتی و در مطالعات بیومکانیکی برای محاسبهی کینماتیک مفاصل ضروری است. برای این منظور میتوان از روشهای پیشبین و عمل‌کردی استفاده کرد. در روشهای پیشبین از معادلات رگرسیونی حاصل از اندازهگیریهای آنتروپومتریکی و در روشهای عمل‌کردی از حرکت نسبی اندامهای ...
بیشتر
یافتن موقعیت مرکز دوران برای تعریف محور آناتومیکی سیستم اسکلتی و در مطالعات بیومکانیکی برای محاسبهی کینماتیک مفاصل ضروری است. برای این منظور میتوان از روشهای پیشبین و عمل‌کردی استفاده کرد. در روشهای پیشبین از معادلات رگرسیونی حاصل از اندازهگیریهای آنتروپومتریکی و در روشهای عمل‌کردی از حرکت نسبی اندامهای مجاور مفصل برای یافتن مرکز آنی دوران استفاده میشود. هدف از این مطالعه فرموله کردن الگوریتم برازش دایره به عنوان روشی عملیاتی با دو روش حل تحلیلی و بهینهسازی است. به منظور ارزیابی الگوریتم، تحلیل خطا به دو روش تحلیلی و عددی انجام شده و عوامل موثر در خطای تخمین موقعیت مرکز دوران مانند انحراف از معیار خطای سیستم دادهبرداری (σ)، زاویهی دوران (α) و فاصله‌ی نشانگر از مرکز دوران (r) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از وجود همبستگی بالا (99/0=r) بین دو روش حل تحلیلی و عددی بوده که صحت تحلیل خطا را اثبات کرده است. از بین دو روش حل تحلیلی و بهینهسازی که در این مطالعه بررسی شده است، روش بهینهسازی با توجه به دقت تخمین مطلوبتر در مقادیر پایین α، تاثیرپذیری کم‌تر در مقادیر بالای σ و سرعت بالا در حل مساله، میتواند در مطالعات بیومکانیکی برای بازسازی حرکات انسان مورد توجه قرار گیرد. با گسترش استفاده از روشهای عمل‌کردی میتوان نیاز به مارکرگذاری نشانههای آناتومیکی را از بین برد و زمینهساز تحولی جدید در دادهبرداری حرکتی شد.
فاطمه غفوری؛ محمدهادی هنرور؛ محمدمهدی جلیلی
دوره 14، شماره 1 ، اردیبهشت 1399، ، صفحه 1-11
چکیده
کمینه کردن مقدار انرژی مصرفی و وزن سازه در ربات‌های راه رونده‌ی دوپا اهمیت ویژهای دارد. در این پژوهش، به منظور برآورده کردن این دو خواسته، یک کنترل کننده‌ی غیرفعال متداول که از ترکیب فنر و میراگر خطی تشکیل شده به یک راه رونده‌ی دوپا اضافه شده است. ویژگی مهم راه رونده‌ی مورد بررسی، دارا بودن عضوی مستقل به عنوان کف پا در هر عضو حرکتی ...
بیشتر
کمینه کردن مقدار انرژی مصرفی و وزن سازه در ربات‌های راه رونده‌ی دوپا اهمیت ویژهای دارد. در این پژوهش، به منظور برآورده کردن این دو خواسته، یک کنترل کننده‌ی غیرفعال متداول که از ترکیب فنر و میراگر خطی تشکیل شده به یک راه رونده‌ی دوپا اضافه شده است. ویژگی مهم راه رونده‌ی مورد بررسی، دارا بودن عضوی مستقل به عنوان کف پا در هر عضو حرکتی بوده که بدون محرک به اندام مفصل شده و دارای تماس نقطهای با زمین است. نقطه‌ی تماس روی این منحنی دل‌خواه متغیر است. برای کاهش پیچیدگیهای دینامیکی این سیستم از رویکرد جرم نقطهای استفاده شده است. در این پژوهش رفتار دینامیکی این راه رونده‌ی کم تحریک، قبل و بعد از افزودن کنترل کننده مورد تحلیل قرار گرفته است. در گام اول، مدلی مبتنی بر جرم متمرکز توسعه یافته با اضافه نمودن دو منحنی محدب صلب به عنوان کف پا و مفصل لولایی غیرفعال به عنوان مچ پا ارائه شده است. برای ایجاد تغییر طول مورد نیاز پا در هنگام گام‌برداری، از عامل دینامیکی فعال استفاده شده است. در مرحله‌ی بعد، کنترل کننده و یا عامل دینامیکی غیرفعال در کنار عامل دینامیکی فعال به کار گرفته شده تا از میزان دخالت عامل فعال در طول حرکت کاسته شود. برای به حداقل رساندن این میزان دخالت، بهینهسازی پارامترهای طراحی عامل دینامیکی غیرفعال به روش ازدحام ذرات انجام شده و مقدار بهینه‌ی آن‌ها به دست آمده است. نتایج نشان میدهد که با ترکیب عامل دینامیکی فعال و غیرفعال بهینه، مقدار مصرف انرژی بسیار کاهش پیدا کرده و در نتیجه میتوان از محرک فعال بسیار کوچک‌تر و با توان کم‌تر برای پیمودن مسیر مورد نظر استفاده نمود. هم‌چنین استفاده از عامل دینامیکی غیرفعال در عمل کمک قابل توجهی به بهبود شرایط مکانیکی سازه از جمله ابعاد و وزن می‌کند و در مجموع سادگی استفاده برای کاربر را بهبود می‌بخشد.
مهدیه ترمه؛ افشین قنبرزاده؛ محمدهادی هنرور؛ کورش حیدری شیرازی
دوره 13، شماره 4 ، دی 1398، ، صفحه 361-372
چکیده
کنترل تعادل، یک هدف زمینه‌ای در فعالیت‌های وضعیت ایستاده‌ی بدن بوده که پایش، تحلیل و دخالت به منظور بهبود آن، موضوع بخشی از پژوهش‌های حوزه‌ی بیومکانیک حرکات انسان قرار گرفته است. در مطالعات روی مبحث تعادل انسان با رویکرد کمی، آگاهی از میزان تعادل از نظر عددی در یک وضعیت بدن یا هر لحظه در طول یک مسیر حرکت، ضروری می‌باشد. در این پژوهش ...
بیشتر
کنترل تعادل، یک هدف زمینه‌ای در فعالیت‌های وضعیت ایستاده‌ی بدن بوده که پایش، تحلیل و دخالت به منظور بهبود آن، موضوع بخشی از پژوهش‌های حوزه‌ی بیومکانیک حرکات انسان قرار گرفته است. در مطالعات روی مبحث تعادل انسان با رویکرد کمی، آگاهی از میزان تعادل از نظر عددی در یک وضعیت بدن یا هر لحظه در طول یک مسیر حرکت، ضروری می‌باشد. در این پژوهش یک معیار کمی جدید برای بیان میزان پایداری وضعیت در طول چرخه‌ی راه رفتن پیشنهاد شده است. مبنای این معیار کمی، احتمال تحقق یا موفقیت دینامیکی در به پایان رساندن فاز پرواز بدون از دست رفتن تعادل و بدون شروع فرایند زمین خوردن است. احتمال موفقیت دینامیکی راه رفتن روی یک مدل هفت عضوی با جرم گسترده مدل‌سازی و محاسبه شده است. در این مطالعه، حرکت در این فاز بـه صورت حرکتـی بهینه با توجه به حفظ حداکثری تعادل در کنار تامین قیود سینماتیک و توجه به انرژی مصرفی، سطح تحریک ماهیچه‌ای و تغییرات تحریک، از طریق در نظر گرفتن وزن‌هایی برای احتمال موفقیت اجرای حرکت، مصرف انرژی و به دست آوردن طول گام بهینه، به طوری که هم قید تعادل حداکثری و هم مصرف انرژی حداقل لحاظ شده باشد، محاسبه شده است. برای مثال، طول گام بهینه با در نظر گرفتن قید حداکثر کمیت تعادل برای یک فرد با قد 187 سانتی‌متر و وزن 92 کیلوگرم در طول گام 27 سانتی‌متر به دست آمده است. سرعت راه رفتن یکی از عوامل تاثیرگذار بر حفظ تعادل است به طوری که هر چه میانگین سرعت مرکز جرم افزایش یابد احتمال حفظ تعادل کم‌تر خواهد شد. بنابراین به منظور در نظر گرفتن ماکسیمم سرعت میانگین مرکز جرم در کنار حفظ تعادل حداکثری، طول گام بهینه برابر با 46 سانتی‌متر محاسبه شده است.
