full text - Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

Rytmy lokomocyjne i ich piętno w psychomotorycznych i operatorskich predyspozycjach człowiekaTabela 1. Częstotliwości różnych typów lokomocji człowiekaTable 1. Frequencies of various types of locomotionOkreślenieŚrednie wartości kroczenia dla różnych typów lokomocji [7]:żwawy chódnormalnypowolnybardzo powolnyŚrednia częstotliwość, Hz0,990,850,700,53Zakres dla biegu [8] 0,49–0,87Zakres dla „komfortowego”, „normalnego” chodu [7] 0,82–0,87Chód przy minimum kosztu energetycznego na jeden krok [9]:mężczyźnikobiety0,600,71Chód przy minimum kosztu energetycznego na przebytą odległość [9] 0,672) środek masy pokrywa się z punktem obrotu nógpodpór;3) kontakt pomiędzy nogą podporową a powierzchniąpodłoża jest punktowy;4) punkt podparcia stanowi przegub bezmomentowy;5) w kontakcie z podłożem pozostaje w danej chwilitylko jedna z „nóg”;6) powierzchnia podłoża jest pozioma, gładka i bezpoślizgowa;7) kąty pochylenia (w płaszczyźnie sagitalnej) i przechylenia(w płaszczyźnie frontalnej) modelu względempionu są małe.Przy tych założeniach model jest prostym odwróconymwahadłem kinematycznym (matematycznym).Sterowanie lokomocją modelu sprowadza się do wyboru(w czasie i położeniu na powierzchni podłoża) kolejnychpunktów podparcia. Warto zaznaczyć, że częstotliwośćmodelowanego chodu nie jest z góry zadana programowo,ale wynika z przyjętych parametrów modelu, a takżez tzw. prawa sterowania, które warunkuje wybór miejscastyku nogi wykrocznej z podłożem. Model dopuszczastart z dowolnie wybranych warunków początkowych idzięki autonomicznemu sterowaniu stabilny repetytywnyruch jest osiągany się już po kilku krokach.W tabeli 2 pokazano pozyskiwane w trakcie symulacjizakresy parametrów modelowanego chodu.Jak widać z tabeli 2, wszelkie warianty symulacjiodpowiadają zakresowi rytmów lokomocyjnych.Anatomiczne podłoże rytmów lokomocyjnychCiało człowieka składa się z członów, które fizyczniewarunkują rytm lokomocji. Do tych podstawowych członów(ze względu na masę i wymiary) należą kończynygórne i dolne. W trakcie lokomocji naturalnej kończyny,z punktu widzenia mechaniki, są wahadłami o jednymlub dwóch stopniach swobody (por. ryc. 1).Rozpatrzmy ruch własny kończyny dolnej (ryc. 1a).Możliwe są dwie formy oscylacji własnych wahadeło jednym stopniu swobody (ryc. 2a): i – podudzia zawieszonegow stawie kolanowym oraz ii – całej kończynyzawieszonej w stawie biodrowym, z zablokowanymstawem kolanowym.Tabela 2. Zakres parametrów uzyskiwanych w wyniku symulacji [10–12]Table 2. Range of parameters of simulated locomotion [10–12]Parametr modelu Wartość Jednostkadługość krokuszerokość kroku (boczna odległość punktów oparcia stóp)średnia prędkość lokomocjiamplituda bocznych oscylacji środka masyczęstotliwość pełnego cyklu kroczenia (dwukroku)0,5–0,70,2–0,31,8–5,040,06–0,080,5–1,0mmm s –1mHz– 85 –