ruenfrdeitptes

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Университет Витватерсранда и  Xsens модель биомеханики паралимпийца

Биомеханика сложна. Тело движется в трехмерном пространстве, вытягивается и вращается. Мы видим по телевизору, как спортсмены выполняют потрясающие комбинации движений в различных видах спорта. Баскетболист поворачивается, отступает и бросает. Бадминтонист прыгает, крутит и щелкает рукой и ракеткой, как кнутом. Метатель ядра сжимает, вытягивает и бросает его, как из пушечного жерла.

Такие движения трудно разбить на важные части, просто наблюдая за происходящим. На самых высоких уровнях спорта, несколько дополнительных степеней сгибания ног во время прыжка могут дать спортсмену достаточное преимущество, чтобы завоевать олимпийскую медаль. Для тренеров очень сложно определить эти оптимальные параметры движения и донести их для своих спортсменов, чтобы они могли победить в соревнованиях.

Спортсмены, страдающие параличом нижних конечностей, предоставляют уникальный набор задач биомеханики, которые делают тренировку еще более сложной. У каждого спортсмена есть уникальная инвалидность, которая требует, чтобы его тело двигалось особым образом для оптимальной работы. У человека с ампутацией ниже колена, например, будет другая биомеханика, чем у человека с ампутацией выше колена.

Тайрон Пиллэй - такой спортсмен. Он был рожден с врожденным дефектом левой ноги, из-за чего он должен был носить протез с самого рождения. Его колено нефункционально, поэтому на Паралимпийских играх он считается инвалидом выше колена.

«Это подарок, который позволяет мне быть тем, кем я являюсь сегодня», - сказал Тайрон.

Тайрон выиграл бронзовую медаль для Южной Африки на Паралимпийских играх 2016 года в Рио в толкании ядра и нацелен на золото в Токио 2020. Его рекорд 13,91 метра и он стремится к росту своих достижений.

«Я хорош, но должно быть что-то, что может сделать меня лучше», - сказал Тайрон.

Тайрон встретился с Якобусом Либенбергом, профессором биомеханики в Университете Витватерсранда в Йоханнесбурге, Южная Африка.

«Я сказал Тайрону: давайте поработаем с Xsens и посмотрим, сможем ли мы собрать данные», - сказал Якобус.

В то время Якобус исследовал биомеханику игроков в крикет, используя костюм для отслеживания движения от Xsens. Костюм был загружен датчиками, которые позволяли отслеживать движение в поле, вдали от ограничений камер и закрытых лабораторий.

«Костюм имеет 17 трекеров IMU, каждый из которых имеет акселерометр, магнитометр и гироскоп», - сказал Феликс Волберт, специалист по продукту и менеджер по развитию бизнеса из Xsens. «Мы можем воспроизводить движения в режиме реального времени для анализа углов сустава и данных сегмента, таких как ускорение руки. Главное преимущество для IMU в том, что вы не ограничены пространством. Поскольку камер нет, нам не нужно находиться в лаборатории. Акселерометр измеряет силу тяжести для измерения движений вверх и вниз. Магнитометр отслеживает магнитный север и дает нам направление. Гироскоп отслеживает угловую скорость. Мы используем обнаружение контакта ног, чтобы определить положение. Объединив эти данные вместе, мы получим ориентацию, как выход для каждого трекера».

Якобус и его команда восстановили ускорения и углы конечностей Тайрона и объединили данные в видимую модель. Из этих данных они увидели, что Тайрон мог улучшиться, согнув правое колено меньше при нагрузке и оптимизировав его баланс по центру тяжести.

Для Тайрона этот совет был понятным и ценным. Якобус перевел большое количество технических данных в советы, которые Тайрон и его тренерская команда могли понять.

«То, что Якобус дал нам с данными до сих пор, на самом деле было очень хорошо, и это было читаемо для нас. Он дал нам три простых пункта. Это значит, что мне нужно читать 100-страничный документ, чтобы понять, что мне нужно делать ».

Команда преодолела несколько проблем в адаптации костюмов для паралимпийцев, чтобы получить эти данные.

«Надеть костюм на протезную ногу было непросто. И я не самый маленький человек в мире. Я думаю, что мы с Якобусом недооценили, насколько большой была моя нога. Тот факт, что я потею, как обезжиренная обезьяна, также не сильно помог, поэтому датчики [EMG] продолжали перемещаться здесь и там », - пошутил Тайрон.

Протез Тайрона был по существу жесткой ногой без большого сгибания ни в колене, ни в ноге. Надеть костюм на конечность было самой большой проблемой. Они сняли ногу и надели костюм снизу. Получив костюм, Тайрон откалибровал его менее чем за минуту, стоя и ходя.

Они провели пробную версию, чтобы установить соединения и настройки в лаборатории, а затем отправились на трассу. Тайрон снова был одет в костюм, разогрелся, как будто он был на соревновании, а затем выполнил шесть бросков с максимальным усилием. Команда записала данные. В целом, путь от начала до конца занял около часа.

Для Тайрона система Xsens оказалась лучше, чем предыдущие трекеры.

«Предыдущие системы привязывали эти капсулы к моим рукам, но это изменило мой бросок. Как спортсмен, если вы собираетесь делать тестирование, вы хотите быть в своем настоящем состоянии. Проблема с предыдущими системами заключалась в том, что я должен был бросить 6-килограммовое ядро с палкой. Это очень сложно. Одной из самых приятных вещей здесь было то, что мне надели маленькую полоску на мое запястье, Xsens намного удобнее.

Тайрон положительно оценивает будущее спорта для паралимпийских спортсменов. Он впервые стал свидетелем Паралимпийских игр в Пекине 2008 года и с тех пор стремится к большему.

Xsens доступен для многих приложений для спортсменов и медицинских приложений, таких как для обнаружения тремора и реабилитации при инсульте.

источник medgadget.com

Это интересно: