Az emberi futás szabályozott tömeg-rugó modelljének stabilitásvizsgálata
Érdemes az emberi futás mechanikai modellezésével foglalkozni, az emberi mozgásszabályozás mélyebb megértése által növelhetjük a sportolók teljesítményét, segíthetjük a műtéten átesett betegek rehabilitációját, vagy hatékonyabb robotokat tervezhetünk stabilitási, energetikai és terepalkalmassági szempontból. A futás során az ember statikusan instabil állapotok sorozatán keresztül mozog, mégis, stabil periodikus mozgás alakul ki. A témakör a hibrid (szakaszonként sima differenciálegyenletrendszerek diszkrét leképzésekkel összekapcsolva) mechanikai rendszerek világába vezet, amelyek matematikai leírása korántsem triviális feladat.
Munkánk során az emberi futást a legelterjedtebb módon, egy tömegből és egy rugóból álló inverz ingával (spring-loaded inverted pendulum) modellezzük. Ennek az érdekessége, hogy passzív, konzervatív rendszer, és egy adott energiaszinthez tartozhat egyszerre stabil és instabil periodikus pálya is. Egyik célunk a teljes paramétertartomány felderítése stabilitási szempontból. A valóságot azonban jobban közelíthetjük, ha a legelterjedtebb gyakorlattal ellentétben a láb földet érési szögét nem rögzített paraméterként tekintjük, hanem lépésről-lépésre szabályozzuk (stride-to-stride control). Munkánk másik célja a szabályozott rendszer stabilitásvizsgálata és egy stabil viselkedést eredményező szabályozó megalkotása, valamint következtetések megfogalmazása a futás biomechanikájával kapcsolatban.
szerző
-
Nagy Ábel Mihály
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Zelei Ambrus
Tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék
