Humán ízületek modellezése mechanizmusokkal
Somló Kinga - Mechatronikai mérnök BSc III. évfolyam
email: somlokinga@gmail.com
Konzulens: Dr. Kiss Rita- Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék
email: rita.kiss@mogi.bme.hu
Az emberi szervezetben található valódi ízületek, azaz kettő vagy több csont elmozduló kapcsolata, különböző típusú mechanizmussal is modellezhető. A dolgozat célja néhány humán ízület anatómiai bemutatás után, a szabadságfokok, mozgásirányok részletes elemzése alapján, az ízület mozgását modellező mechanizmusok összeállítása. A mechanizmus definíciójából is következik, hogy első sorban a merevtestekre fókuszálunk, így az izmok és a szalagok szerepére nem térünk ki. Az egyenértékű mechanizmusok mozgásának szimulációja Adams VIEW nevű program segítségével történik. A dolgozatban részletesen a mellkas légzés közbeni mozgását, a hüvelykujj és a bokaízület mozgását modellezem, különböző típusú mechanizmusokkal.
A mellkas mozgásának modellezésekor a háti csigolyák, szegycsont és a bordák viselkednek merev testként, míg a rugalmasan viselkedő bordaporc szerepe különös figyelmet érdemel. A dolgozatban a merevnek tekintett bordaporc és meghatározott mozgásra képes bordaporc szerepének elemzésére kerül sor.
Az állatvilágban általában – a majmok kivételével – a mellső és hátsó végtagok szerepe lényegesen nem tér el. Az ember az első olyan élőlény, akinél a precíz mozgások kivitelezése és a két lábon állás, járás következtében, az alsó és a felső végtag felépítése és funkciója lényegesen eltér. Felső végtagunk összesen hét szabadságfokkal rendelkezik: három a váll, egy a könyök, kettő a csukló ízületben, a hetedik pedig az alkar axiális rotációja, amely két ízülethez (a csuklóhoz és a könyökhöz) is szorosan kapcsolódik. Az alkar csontjai, azaz az orsócsont és a singcsont tudja biztosítani az alkari pronáció és szupináció mozgást. E két mozgás, a csukló rotációs mozgásaival kiegészülve eredményezi, hogy a felső végtag és a kéz a térben bármilyen helyzetet fel tud venni. Dolgozatomban bemutatom az alkari pronáció-szupináció és a csukló rotációs mozgását modellező mechanizmust.
Egyedül az emberi hüvelykujj képes a többi ujjal való szembefordulásra, ezzel biztosítva a fogást és precíz pozicionálást. A hüvelykujj széles mozgástartományát és különböző mozgásirányait csak több szabadságfokú ízületekkel valósítható meg, ezzel a témával kapcsolatban a több szabadságfokú nyeregízület mechanizmusa kerül elemzésre.
Az alsó végtagnak két fontos feladata van, a teherátadás és a haladó mozgás biztosítása. A járásban, futásban és a különböző sportmozgásokban a láb pozicionálása nélkülözhetetlen. Az alsó végtag esetén a fogás nem játszik szerepet, így a csukló és a boka felépítése eltérő. A boka két tengelykörüli elfordulását biztosító mechanizmus alapján mutatom be a precíz mozgás létrehozását.
A dolgozatban néhány humán ízület elemzése alapján ismertetem és szemléltetem a mechanizmusokkal történő modellezés lehetőséget. Ennek a szemléltetésen kívül a protézistervezésben van fontos szerepe.
szerző
-
Somló Kinga
mechatronikai mérnöki
nappali alapszak
konzulens
-
Dr. Kiss Rita
egyetemi tanár, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék
