بررسي اثر موقعيت كف پاها در عملكرد يك ساختار سلسله مراتبي و مدولار براي طراحي حركت برخاستن از صندلي

Exploring the Effect of Foot Position on Performance of a Modular and Hierarchical Movement Planner in Planning the Sit-to-Stand Transfer

محققين بسياري در علم حركت‌شناسي انسان به دنبال بررسي نقش و عملكرد سيستم اعصاب مركزي در طراحي حركت‌هاي مختلف انسان بوده‌اند. براي اين منظور پژوهشگران مدل‌هاي مختلفي مختلفي ارائه داده‌اند. يكي از اين مدل‌ها كه طي سال‌هاي اخير توسعه داده شده است يك مدل سلسله مراتبي و مدولار است كه به‌منظور بررسي نقش سيستم اعصاب مركزي در طراحي حركت برخاستن از صندلي طراحي شده است. اين مدل در برابر شرايطي نظير ارتفاع صندلي توانسته به شكل مناسبي رفتار سيستم مركزي اعصاب را شبيه‌سازي كند. به‌همين دليل نويسندگان اين مقاله در تحقيقات خود به بررسي توانايي‌هاي اين مدل در برخورد با شرط محيطي موقعيت كف پا پرداخته‌اند. به‌اين منظور ابتدا در آزمايشگاه، حركت برخاستن از صندلي با موقعيت‌هاي مختلف كف پا ثبت و سپس حركات ثبت‌شده با نتايج حاصل از طراحي مسير انجام‌شده توسط مدل مقايسه شده‌است. به اين منظور حركت برخاستن از صندلي به ازاي 5 موقعيت قرارگيري مختلف كف پا ثبت‌شد كه 3 حركت براي آموزش آلگوريتم و 2 حركت براي ارزيابي آن استفاده شد. نتايج نشان داد بيشترين مقدار خطاي مفصل مچ، زانو و ران به ترتيب 122/0، 069/0 و 092/0 راديان است. كه بر اساس آنچه در مطالعات ديگر پيشنهاد شده، حداكثر خطاي مجاز 17/0 راديان، در محدوده قابل قبول قرار دارد. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد مدل مورد نظر توانايي مناسبي در طراحي حركت برخاستن از صندلي دارد.

Many researchers in the science of human behavior explore the role and function of the central nervous system (CNS) in planning and controlling of human movements. To this end, researchers have presented several different models. In present research a computer simulation of CNS's performance in designing the Sit-to-Stand transfer, which has been recently presented, is developed. This motion simulator is a modular and hierarchical movement planner (MHMP), based on decomposition hypothesis. In this paper the effect of foot position, as an environmental condition, is explored. The performance of the MHMP is evaluated with experimental captured motion. To this end, sit to stand motion is captured for five different foot position. Among these five motions, three motions are used to train the MHMP and the remaining motions are used for evaluating its performance. Results show that the maximum error of ankle, knee and hip angles are 0.122, 0.069 and 0.092 (radian) respectively. The maximum allowed error, suggested in researches, is 0.17(radian). The results show that the MHMP has a good performance in planning the motion phases under this condition.