بررسي تعادل ديناميكي راه رفتن با استفاده از مدل هفت عضوي در فاز تك تكيه گاهي بر اساس احتمال تحقق

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

كنترل تعادل يك هدف زمينه اي در فعاليت هاي وضعيت ايستاده بدن است و پايش، تحليل، و دخالت به منظور بهبود آن، موضوع بخشي از پژوهش هاي حوزه بيومكانيك حركات انسان قرار گرفته است. در مطالعات با رويكرد كمّي مربوط به تعادل انسان، دانستن اينكه مقدارتعادل از نظر عددي در يك وضعيت بدن يا هر لحظه در طول يك مسير حركت چقدر است، ضروري مي باشد. اين پژوهش يك معيار كمّي جديد براي بيان ميزان پايداري وضعيت در طول سيكل راه رفتن پيشنهاد مي كند. مبناي اين معيار كمّي احتمال تحقق يا موفقيت ديناميكي در به پايان رساندن فاز پرواز بدون از دست رفتن تعادل و بدون شروع فرآيند زمين خوردن است. احتمال موفقيت ديناميكي راه رفتن روي يك مدل هفت عضوي با جرم گسترده مدل سازي و محاسبه شده است. در اين مطالعه حركت در اين فاز بـصورت حركتـي بهينه با توجه به حفظ حداكثري تعادل در كنار تأمين قيود سينماتيك و توجه به انرژي مصرفي و سطح تحريك ماهيچه اي و تغييرات تحريك محاسبه شده است كه به صورت در نظر گرفتن وزن هايي براي احتمال موفقيت اجراي حركت و مصرف انرژي و به دست آوردن طول گام بهينه مي باشد، به صورتي كه هم قيد تعادل حداكثري و هم مصرف انرژي حداقل لحاظ شده باشد. براي مثال، طول گام بهينه با در نظر گرفتن قيد حداكثر كميت تعادل براي يك فرد با قد و وزن 187 سانتيمتر و 92 كيلوگرم در طول گام 27 سانتيمتر به دست آمد. يكي از عوامل تاثير گذار در حفظ تعادل سرعت راه رفتن مي باشد . توجه به اين نكته كه هرچه ميانگين سرعت مركز جرم افزايش يابد احتمال حفظ تعادل كمتر خواهد شد، لذا به منظور در نظر گرفتن ماكزيمم سرعت ميانگين مركز جرم در كنار حفظ تعادل حداكثري ، طول گام بهينه46 سانتي متر محاسبه گرديده است.

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.