Analyse
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Institut für Algorithmen und Kognitive Systeme<br />
Vorlesung WS 2008/2009<br />
„<strong>Analyse</strong> und Modellierung menschlicher Bewegungsabläufe“<br />
Ausgewählte Beispiele der biomechanischen<br />
Bewegungsanalyse im Sport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Thorsten Stein
Gliederung<br />
1 Einleitung<br />
2 Bewegungen des Menschen<br />
3 Verfahren der biomechanischen Bewegungsanalyse<br />
4 Ausgewählte Beispiele der biomechanische Bewegungsanalyse<br />
im Sport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
1 Einleitung<br />
1.1 Sportwissenschaft<br />
1.2 Bewegungswissenschaft<br />
1.3 Sportmotorik<br />
1.4 Sportbiomechanik<br />
1.5 Zusammenfassung<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
1.1 Sportwissenschaft<br />
Sportpsychologie<br />
Sportsoziologie<br />
Sportmedizin<br />
Sportinformatik<br />
Sportgeschichte<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Sportphilosophie<br />
Sportwissenschaft<br />
Sportpädagogik<br />
Sportdidaktik<br />
Trainingswissenschaft<br />
Bewegungswissenschaft
1.2 Bewegungswissenschaft<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Bewegungswissenschaft<br />
Sportbiomechanik<br />
physikalische Sicht der (sportl.)<br />
Bewegung unter biologischen<br />
Bedingungen<br />
Sportmotorik<br />
Zustandekommen u.<br />
Veränderung der (sportl.)<br />
Bewegung<br />
(Hossner, 2005)
1.3 Sportmotorik<br />
Aufgabenbereiche der Sportmotorik<br />
- motorische Kontrolle<br />
- motorisches Lernen<br />
- motorische Entwicklung<br />
- Organisation u. Gestaltung von Lernprozessen<br />
-…<br />
Schnittstellen der Sportmotorik<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
1.3 Sportmotorik - Aufgabenbereiche<br />
Motorische Kontrolle<br />
Welche Strukturen u. Prozesse liegen der Bewegungsausführung<br />
zugrunde, d.h. wie funktioniert die motorische Kontrolle beim Menschen?<br />
ca. 10 14 kortikale Neuronen mit<br />
ca. 10 000 Synapsen pro Neuron ca. 800 Muskeln<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
ca. 240 Gelenkfreiheitsgrade
1.3 Sportmotorik - Aufgabenbereiche<br />
Motorisches Lernen<br />
Wie verändern sich die an der Bewegungsausführung beteiligten<br />
Strukturen u. Prozesse, wenn der Mensch im Sport eine Bewegung übt und<br />
sich verbessert, d.h. wie funktioniert das motorische Lernen beim<br />
Menschen?<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Lernen
1.3 Sportmotorik - Aufgabenbereiche<br />
Motorische Entwicklung<br />
Ist die motorische Entwicklung das Resultat interner Einflüsse (Gene)<br />
oder externer Einflüsse (Umwelt)?<br />
Gibt es in der motorischen Entwicklung des Menschen sensiblen Phasen<br />
für das Ausdauer- oder Krafttraining? (Bauer et al., 1994)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Entwicklung
1.3 Sportmotorik - Aufgabenbereiche<br />
Organisation u. Gestaltung von Lernprozessen<br />
Sollten verschiedene Techniken geblockt oder<br />
randomisiert geübt werden?<br />
Ist beim Erlernen einer sportlichen Technik<br />
monotones oder variables Üben von Vorteil?<br />
Wie genau und wie detailliert sollten die Lernenden<br />
instruiert werden?<br />
Wie genau, wie häufig und zu welchem Zeitpunkt<br />
sollten Bewegungskorrekturen bzw. Rückmeldungen eingesetzt werden?<br />
Kann man Bewegungen durch das bloße Vorstellen (mentales Üben)<br />
verbessern?<br />
…<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
1.3 Sportmotorik - Schnittstellen<br />
Pädagogik<br />
Informatik<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Psychologie<br />
Sportmotorik<br />
Neurophysiologie<br />
Ingenieurswissenschaften
1.4 Sportbiomechanik<br />
Aufgabenbereiche der Sportbiomechanik<br />
- Technikanalyse, Technikansteuerung und Technikoptimierung<br />
- Modellierung u. Simulation sportlicher Bewegungen<br />
- Entwicklung und Optimierung von Sportgeräten<br />
- Entwicklung und Optimierung von Messverfahren<br />
-…<br />
Schnittstellen der Sportbiomechanik<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Ballreich & Baumann, 1996)
1.4 Sportbiomechanik - Aufgabenbereiche<br />
Technikanalyse und Technikansteuerung<br />
Wie ist der optimale Abwurfwinkel des Speers beim Speerwurf?<br />
Messung der biomechanischen Merkmale während des Trainings und<br />
Rückmeldung an den Sportler<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Ballreich & Baumann, 1996)
1.4 Sportbiomechanik - Aufgabenbereiche<br />
Technikoptimierung<br />
Effektivitätsvergleich konkurrierender Techniken sowie Entwicklung neuer<br />
Techniken durch Simulation<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
1.4 Sportbiomechanik - Aufgabenbereiche<br />
Modellierung und Simulation sportlicher Bewegungen<br />
invers-dynamische Modelle ( F = m⋅&& s)<br />
zur Bestimmung nicht direkt<br />
messbarer Größen<br />
- Belastungsanalysen<br />
- besseres Verständnis der Funktion des Bewegungsapparates<br />
direkt-dynamische Modelle ( &&<br />
s = F/ m)<br />
zur Bewegungssimulation<br />
- Gelenkmomente vorgeben<br />
- Gelenkmomente durch ein muskelangetriebene Mehrkörpersysteme<br />
erzeugen<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
1.4 Sportbiomechanik - Aufgabenbereiche<br />
Entwicklung und Optimierung von Sportgeräten<br />
Entwicklung und Optimierung von Sportgeräten, Sportkleidung,<br />
Sportbelägen usw. zur Leistungsoptimierung oder Verletzungsprophylaxe<br />
α<br />
β<br />
(Kröll et al., 2004)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
1.4 Sportbiomechanik - Aufgabenbereiche<br />
Entwicklung und Optimierung von Messverfahren<br />
Entwicklung eines Messverfahrens am IfSS zur<br />
Erfassung von Greifkräften bei der Manipulation von<br />
Alltagsgegenständen<br />
Anwendung des Messverfahrens auch im Sport<br />
(z.B. Golf oder Tennis)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
Bio-<br />
1.4 Sportbiomechanik - Schnittstellen<br />
Anatomie<br />
mechanik<br />
Physik<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Physiologie<br />
Sportbiomechanik<br />
Mathematik<br />
Biochemie<br />
Informatik
1.5 Zusammenfassung<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Bewegungswissenschaft<br />
Sportbiomechanik<br />
physikalische Sicht der (sportl.)<br />
Bewegung unter biologischen<br />
Bedingungen<br />
Sportwissenschaft<br />
Querschnittsthemen<br />
existent!!!<br />
Sportmotorik<br />
Zustandekommen u.<br />
Veränderung der (sportl.)<br />
Bewegung (Hossner, 2005)
Gliederung<br />
1 Einleitung<br />
2 Bewegungen des Menschen<br />
3 Verfahren der biomechanischen Bewegungsanalyse<br />
4 Ausgewählte Beispiele der biomechanischen Bewegungsanalyse<br />
im Sport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
Sportmotorik - Bewegung als Folge interner<br />
Steuerungs- u. Funktionsprozesse<br />
Exekutive<br />
Effektor<br />
Input<br />
Reizidentifikation<br />
Reaktionsauswahl<br />
Reaktionsprogrammierung<br />
Motorisches<br />
Programm<br />
Rückenmark<br />
Muskeln<br />
Output<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Fehler<br />
Soll-Zustand<br />
körperinternes Feedback<br />
exterozeptives Feedback<br />
Komparator<br />
Ist-Zustand<br />
(Schmidt & Wrisberg, 2004)
Sportbiomechanik - Bewegung als Ortsveränderung<br />
mechanische Definition von „Bewegung“ ist „Ortsveränderung“<br />
Ortsveränderung kann einzelne Körperteile oder den gesamten<br />
menschlichen Körper betreffen<br />
Ortsveränderung kann in Form einer Translation, einer Rotation oder<br />
einer Kombination der beiden äußern<br />
Mensch als komplexes physikalisches Mehrkörpersystem,<br />
dessen Bewegungen mit kinematischen u. kinetischen<br />
Größen beschrieben werden können (Wiemeyer, 1994)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
k 2<br />
k 3<br />
k 1<br />
k 4<br />
Fz g<br />
My g<br />
Fx g
Gliederung<br />
1 Einleitung<br />
2 Bewegungen des Menschen<br />
3 Verfahren der biomechanischen Bewegungsanalyse<br />
4 Ausgewählte Beispiele der biomechanischen Bewegungsanalyse<br />
im Sport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
3 Verfahren der biomechanischen Bewegungsanalyse<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Mensch<br />
Anthropometrie Kinematographie Dynamographie Elektromyographie<br />
Genaue<br />
Vermessung des<br />
Menschen<br />
• Gewicht<br />
Größe<br />
Körperbau<br />
• Teilmassen der<br />
einzelnen Körpersegmente<br />
• Lage der Segmentschwerpunkte<br />
u. KSP<br />
Erfassung der<br />
kinematischen<br />
Grundgrößen<br />
• Weg<br />
Geschwindigkeit<br />
Beschleunigung<br />
• Winkel<br />
Winkelgeschw.<br />
Winkelbeschl.<br />
Erfassung der<br />
dynamischen<br />
Grundgrößen<br />
•Kraft<br />
Impuls<br />
Kraftstoß<br />
Arbeit<br />
Energie<br />
Leistung<br />
• Drehmoment<br />
Drehimpuls<br />
Drehmomentstoß<br />
Erfassung der<br />
Muskelaktivität<br />
• Amplitude<br />
• Frequenz<br />
• Aktivierungsmuster<br />
(Ballreich & Baumann, 1996)
Gliederung<br />
1 Einleitung<br />
2 Bewegungen des Menschen<br />
3 Verfahren der biomechanischen Bewegungsanalyse<br />
4 Ausgewählte Beispiele der biomechanischen<br />
Bewegungsanalyse im Sport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4 Ausgewählte Beispiele der biomechanischen<br />
Bewegungsanalyse im Sport<br />
Kinematische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Kinematische + dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
Vorüberlegungen<br />
Beschränkung auf kinematischen Vermessung von<br />
Bewegungen, die in einer Ebene verlaufen!<br />
geeignet sind z.B. Sprintstart, Weitsprung, Salto…<br />
ungeeignet sind…<br />
- Bewegungen mit Längsachsenrotation (z.B. Schrauben),<br />
- Bewegungen mit großer räumlicher<br />
Ausdehnung in allen drei Koordinatenrichtungen<br />
(z.B. Flopsprung, Hammerwurf...)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Wank, 2004)
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
Zielsetzung<br />
Leistungsdiagnostik<br />
- Absprungwinkel<br />
- Verhältnis von horizontaler zu vertikaler<br />
Geschwindigkeit im Absprung<br />
- theoretische Flugweitenberechnung<br />
-…<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
Methode<br />
fixierte Videokamera, Standort senkrecht zur Bewegungsebene<br />
Aufnahmefenster so einrichten, dass die gewünschte Bewegungsphase<br />
abgebildet wird<br />
Maßstabsaufnahme zur Umrechnung von Bildkoordinaten in Originalkoordinaten<br />
markieren von Körper- bzw. Gelenkpunkten durch Marker für die spätere<br />
Auswertung (Wank, 2004)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
Methode<br />
Basis<br />
- Video mit dem erfassten Bewegungsablauf und der Maßstabsabbildung<br />
Welche Informationen liefert das Video?<br />
- Zeit, die zwischen zwei Einzelbildern vergeht<br />
- x- und z-Koordinaten des betrachteten Bildpunktes (z.B. Hüftgelenk), wobei Originalkoordinaten<br />
anhand der Maßstabsaufnahme aus Bildkoordinaten zurückgerechnet<br />
werden müssen!<br />
Was kann anhand dieser Informationen berechnet werden?<br />
- Wege/Strecken, Bahnverläufe von Körperpunkten<br />
- Geschwindigkeiten, Geschwindigkeitsverläufe, Beschleunigungen, Beschleunigungsverläufe<br />
- Winkel (Absprungwinkel, Gelenkwinkel)<br />
Darstellung der Bewegung in Form von Bildreihen (Strichfiguren) und Animation<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Wank, 2004)
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
Resultate<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Wank, 2004)
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
Resultate<br />
Darstellung des Absprungs in Form<br />
von Strichfiguren<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Animation des Sportlers im<br />
Absprungbereich<br />
(Wank, 2004)
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
Resultate<br />
Geschwindigkeitsverlauf des<br />
Hüftmarkers in Z-Richtung im<br />
Absprungbereich<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Geschwindigkeitsverlauf des<br />
Hüftmarkers in X-Richtung im<br />
Absprungbereich<br />
(Wank, 2004)
4 Ausgewählte Beispiele der biomechanischen<br />
Bewegungsanalyse im Sport<br />
Kinematische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Kinematische + dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
Zielsetzung<br />
Präzise kinematische Beschreibung des Basketballfreiwurfs<br />
Intra- und interindividueller Vergleich<br />
Speziell der Vergleich zwischen Basketballern und Nicht-Basketballern<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Richter, 2006)
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
Methode<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Vicon, 2002; Richter, 2006)
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
Methode<br />
20 Probanden (10 Basketballer, 10 Nicht-Basketballer)<br />
Markerset bestehend aus 52 Markern<br />
nach kurzem Einspielen 20 Freiwürfe<br />
pro Proband direkt hintereinander<br />
Geführtes Protokoll über Treffer und<br />
Nicht-Treffer<br />
(Richter, 2006)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
Methode<br />
Signalaufbereitung<br />
3D-Rekonstruktion<br />
Labeling<br />
Beseitung von Diskontinuitäten in den Trajektorien und von Reflexionen<br />
Filterung / Glättung der Daten<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
Resultate<br />
Basketballer Nicht-Basketballer<br />
Bewegungsbahnen der rechten Hand in der Z-Komponente<br />
Basketballer zeigen im Abwurfpunkt geringere Bewegungsvariabilitäten als<br />
Novizen<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Richter, 2006)
4 Ausgewählte Beispiele der biomechanischen<br />
Bewegungsanalyse im Sport<br />
Kinematische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Kinematische + dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Vorüberlegungen<br />
Herausforderungen von Feldmessungen am Beispiel Ski<br />
- Logistik<br />
- Wetter<br />
- Funktionsweise des Equipments<br />
- großes Capture Volumen<br />
- Dauer der Datenaufnahme<br />
-Kosten<br />
- Behinderung des Athleten durch Messgeräte<br />
-…<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Zielsetzung<br />
Einsatz eines Vicon IR-Tracking-Systems für<br />
<strong>Analyse</strong>n im Skisport möglich?<br />
Kinematische Beschreibung eines Carvingbzw.<br />
Rennschwungs<br />
Ergebnisse sollen helfen ein technisches Leitbild<br />
des Carvingschwungs zu entwickeln<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Schnur, 2006)
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Methode<br />
20 Personen am Hang<br />
24 Vicon Kameras, Videosystem<br />
2 Probanden, jeweils 60 Läufe<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Schiefermüller et al., 2006)<br />
(Schnur, 2006)
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Methode<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Schiefermüller et al., 2006)<br />
(Schnur, 2006)
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Methode<br />
Signalaufbereitung<br />
3D-Rekonstruktion<br />
Labeling<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Schiefermüller et al., 2006)<br />
(Schnur, 2006)<br />
Beseitung von Diskontinuitäten in den Trajektorien und von Reflexionen<br />
Filterung / Glättung der Daten
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Resultate<br />
Angle (degrees)<br />
RKneeAngles(1,1,1,1,1,1,1,1) RKneeAngles(2,2,2,2,2,2,2,2) RKneeAngles(3,3,3,3,3,3,3,3) Kniewinkel rechts<br />
60<br />
RKneeAngles(2,2,2,2,2,2,2,2)<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40<br />
-50<br />
-60<br />
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100<br />
Normalized (percent)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
20 Versuche einer Person<br />
(Schnur, 2006)
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Resultate<br />
Angle (degrees)<br />
LKneeAngles(1) LKneeAngles(2) LKneeAngles(3) RKneeAngles(1) RKneeAngles(2) RKneeAngles(3)<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
RKneeAngles(2)<br />
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50<br />
Time (Samples)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Kniewinkel rechts<br />
20 Versuche einer Person<br />
Mittelwert u. Standardabweichung<br />
(Schnur, 2006)
4 Ausgewählte Beispiele der biomechanischen<br />
Bewegungsanalyse im Sport<br />
Kinematische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Kinematische + dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Zielsetzung<br />
<strong>Analyse</strong> vertikaler Sprünge, um Aussagen über die Sprungkraft eines<br />
Sportlers treffen zu können, d.h. über die Schnellkraftfähigkeit der<br />
Beinmuskulatur<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Methode<br />
vertikale Sprünge sind Bewegungsabläufe, die primär durch die<br />
vertikalen Kraftinformationen charakterisieren lassen<br />
Man unterscheided drei Sprungformen<br />
- Counter Movement Jump – vertikaler Sprung mit Ausholbewegung<br />
- Squat Jump – Sprung aus Hockposition ohne Ausholbewegung<br />
- Drop Jump – Nieder-Hochsprung<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Methode<br />
F z DMS-Kraftaufnehmer<br />
(Fischer, 2004)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
F x DMS-Kraftaufnehmer<br />
2-Kanal-Messverstärker
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Methode<br />
CMJ klassischer Sprung, um die Sprungkraft von Probanden auf einer<br />
Kraftmessplatte zu testen<br />
Strichfigur-Abbildung oben rechts wurden die einzelnen Frames durch einen<br />
Bildversatz auseinander gezogen (Dammert, 2004)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Methode<br />
grüner Flächenanteil entspricht dem Betrag des positiven Kraftstoßes<br />
(Bremskraftstoß), der aufgebracht werden muss, um den negativen Kraftstoß zu<br />
kompensieren<br />
blauer Flächenanteil entspricht dem Beschleunigungskraftstoß (Dammert, 2004)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
r<br />
1 r r<br />
= ∫ ( FZ<br />
− F )( t)<br />
dt<br />
m<br />
vAb G<br />
h<br />
=<br />
r 2<br />
vAb<br />
2g
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Methode<br />
Optimales Verhältnis von Brems- und Beschleunigungskraftstoß (grüne Fläche vs.<br />
blaue Fläche) liegt zwischen 0,3 und 0,4 - Kappa-Verhältnis (Willimczik, 1999)<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
r<br />
1 r r<br />
= ∫ ( FZ<br />
− F )( t)<br />
dt<br />
m<br />
vAb G<br />
h<br />
=<br />
r 2<br />
vAb<br />
2g
4 Ausgewählte Beispiele der biomechanischen<br />
Bewegungsanalyse im Sport<br />
Kinematische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.1 2D Videoanalyse im Weitsprung<br />
4.2 3D IR-Tracking im Basketball<br />
4.3 3D IR-Tracking im Skifahren<br />
Dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.4 Sprungkraftdiagnostik<br />
Kinematische + dynamische <strong>Analyse</strong>n<br />
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Zielsetzung<br />
Bestimmung von Gelenkbelastungen<br />
beim Ski- und Snowboardfahren<br />
Belastungsanalyse auf der Basis von Nettokräften<br />
und Nettomomenten durch inversdynamische<br />
Berechnungen<br />
Vergleich gerutschte und gecarvte Schwünge<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Klous et al., 2004)
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Methode<br />
cam 6<br />
cam 5<br />
cam 1<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
cam 2<br />
cam 4<br />
cam 3<br />
(Klous et al., 2004)<br />
(Schwameder, 2007)
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Methode<br />
Portable Kistler<br />
Kraftmessplatten<br />
Marker<br />
set<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
Snowboarder und<br />
Skifahrer<br />
(Klous et al., 2004)<br />
(Schwameder, 2007)
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Methode<br />
Kinematik<br />
inverse Dynamik<br />
Kinetik<br />
Gelenkbelastungen<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
(Klous et al., 2004)<br />
(Schwameder, 2007)
4000<br />
3000<br />
2000<br />
1000<br />
4.5 Kombinierte Messungen im Skisport<br />
Resultate<br />
0<br />
F [N]<br />
inside leg<br />
outside leg<br />
0.0 0.5 1.0 time [s]<br />
Institut für Sport und Sportwissenschaft / BioMotion Center<br />
200<br />
100<br />
0<br />
-100<br />
-200<br />
-300<br />
My [Nm]<br />
rear leg<br />
frontside<br />
front leg<br />
backside<br />
0 1 2 3 4 time [s]<br />
(Klous et al., 2004)<br />
(Schwameder, 2007)
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