Bokamerevség nemlinearitásának szerepe az emberi egyensúlyozásban
Emberi egyensúlyozáshoz kapcsolódó feladatok a mindennapok része. Ide tartozik akár az egyszerű helyben állás esete is. Az emberi egyensúlyozás modellezésében meghatározó szerepe van az központi idegrendszer működéséből adódó időkésésnek. A mechanikai modell pontosítható biomechanikai szempontok figyelembevételével. Egyensúlyozás közben a boka használatban van, sőt sok esetben meghatározó ízület. Ezért a bokamerevség mechanikai tulajdonságainak meghatározó hatása lehet az egyensúlyozásra. A boka merevségének egy nemlineáris modelljét mérési adatokra támaszkodva határoztam meg [1].
Az így alkotott modell lehetőséget ad a lineáris stabilitás mellett további nemlineáris jelenségek feltárására is. Ilyen például a stabil és instabil határciklusok vizsgálata, amelyeket a Hopf-bifurkáció tétel segítségével lehet előre jelezni. Ezek vizsgálatához a több időskálás módszert (method of multiple scales, rövidítve MMS) használtam [2]. Az analitikus eredményeket numerikus szimulációk segítségével ellenőriztem.
A bokamerevség mellett szerepet kapnak egyéb nemlineáris hatások is, mint például a mechanikai modell geometriájából adódó nemlinearitások. Összehasonlítható a különböző eredetű tényezők hatása, valamint olyan további tulajdonságainak jelentősége is, mint a bokamerevség szimmetriája.
Irodalom
1. Vlutters, M., Boonstra, T. A., Schouten, A. C., & van der Kooij, H. (2015). Direct measurement of the intrinsic ankle stiffness during standing. Journal of Biomechanics, 48(7), 1258–1263.
2. Zhang, L., Stepan, G., & Insperger, T. (2018). Saturation limits the contribution of acceleration feedback to balancing against reaction delay. Journal of The Royal Society Interface, 15(138), 20170771.
