ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.12.2021
Просмотров: 503
Скачиваний: 3
Кількість умов зв'язку (s) обмежує рухомість кожної ланки в парі, яка теоретично не може бути меншою за 1 і більшою, ніж 5 (l<s<5). Практично біоланки рухового апарату людини відносно своєї пари мають від 1 до З ступенів вільності. Щоб визначити кількість ступенів вільності (Я) у біокінематичній парі, від максимально можливих рухів в тривимірному просторі віднімають кількість умов зв'язку в парі (H=6-s).
Всього нижня кінцівка має 41 біокінематичну пару, які беруть участь у русі. Повний біокінематичний ланцюг людини нараховує (BKCshs) 246 пар.
Відносні рухи кожної ланки залежать від способу з'єднання і пластичного стану тканин, які беруть у ньому участь. Все це об'єднується поняттям "умови зв'язку" біоланок у кінематичних парах. Кількість умов зв'язку (s) обмежує рухомість кожної ланки в парі, яка теоретично не може бути меншою за 1 і більшою, ніж 5 (/<,$<5). Практично біоланки рухового апарату людини відносно своєї пари мають від 1 до 3 ступенів вільності. Щоб визначити кількість ступенів вільності (Я) у біокінематичній парі, від максимально можливих рухів в тривимірному просторі віднімають кількість умов зв'язку в парі (H=6-s).
Залежно від кількості умов зв'язку (рис.7.1) біопари поділяються на класи (IH,IV,V).
Рис.7.1. Графічне зображення біокінематичних пар:а - V класу (ліктьовий суглоб); б - IV класу (суглоб кисті);в - III класу (плечовий суглоб).
Тоді рівняння для визначення Н будуть мати вигляд:
Н = 6-s = 6-3 = З - для біопар III класу;
Н = 6-s = 6-4 = 2 - для біопар IV класу;
Н = 6-s = 6-5 = 1 - для біопар V класу.
Для визначення кількості ступенів вільності біокінематичного ланцюга від максимально можливої величини ступеня вільності віднімається кількість умов зв'язку:
Н = 6К-5В5-4В4- ЗВ3 (6.1)
де К - кількість біокінематичних пар у ланцюзі; В 5 , В 4 і В з - кількість біокінематичних пар п'ятого, четвертого і третього класу, відповідно.
При розрахунку кількості ступенів вільності біокінематичного ланцюга відносно нерухомої ланки вводиться ще одна характеристика - кількість ступенів рухомості (Р)
Р = Н-6
Тоді розгорнута структурна формула біокінематичного ланцюга опорно- рухового апарату людини буде мати вигляд:
-3Bj
Р = б(К-])-5В, -ЩЯкщо прийняти, що (К-\) = п - кількість рухомих біоланок, то рівняння буде мати вигляд:
Р = 6п-5В 5 -4В 4 -Щ
Будова опорно-рухового апарату людини і висока рухова активність привели до того, що вона навчилася "створювати" з своїх біокінематичних пар велику кількість локомоторних біомеханізмів, які необхідні для життєдіяльності, праці, спорту тощо.
7.2. Закономірності антропометричної будови людини
З позиції біомеханіки не існує ідеально однакових людей, так само, як одна і та ж людина не робить двох однакових кроків. Однак є обов'язкові тенденції і закономірності, які відрізняють норму опорно-рухового апарату від патології.
Антропометрична норма визначає зв'язки між лінійними розмірами будь-якого сегмента тіла людини і його ростом. З цією метою вводиться величина "парс" (П), яка дорівнює 1/56 росту людини. В парсах вимірюються довжини і поперечини всіх сегментів тіла (рис.7.2). Цими даними користуються для визначення довжин ампутованих кінцівок при протезуванні і ортезувані. Дані про величини мас сегментів тіла і центри їх розміщення зведені в табл.7.1.
Вони використовуються для моделювання опорно-рухової системи людини, моделювання механічних впливів на людський організм, а також розрахунку схем побудови і розподілу мас у протезах і ортезах.
На рис.7.3 і в табл.7.2 показані центри мас сегментів і їх координати, а також координати розміщення центрів суглобів людини. Знання антропометричних норм людини дуже важлива для побудови системи людина- оператор-машина.
Таблиця 7.1 Координати центрів мас (ріст людини 100 %)
Сегмент |
(Маса тіла 100%) Маса, % |
Коордр |
інати центрів мас, % |
|
X |
Y |
Z |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Голова |
7,0 |
0,00 |
0,00 |
93,48 |
Шия і тулуб |
45,0 |
0,00 |
0,00 |
71,09 |
Голова, шия і тулуб |
52,0 |
0,00 |
0,00 |
74,15 |
Плече |
3,1 |
0,00 |
±10,66 |
71,74 |
Передпліччя |
2,0 |
0,00 |
±10,66 |
55,33 |
Кисть |
0,8 |
0,00 |
±10,66 |
43,13 |
Рука |
5,9 |
0,00 |
±10,66 |
62,30 |
Стегно |
11,6 |
0,00 |
±5,04 |
42,48 |
Гомілка |
4,8 |
0,00 |
±5,04 |
18,19 |
Стопа |
1,7 |
3,85 |
±6,76 |
1,78 |
Нога |
18,1 |
0,35 |
±5,16 |
31,67 |
Все тіло |
100,0 |
0,00 |
0,00 |
57,65 |
Рис.7.3. Розміщення центрів суглобів і центрів мас у сегментах тіла людини.
I
І