Яцун Сергей Фёдорович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Sergey F. Yatsun, Dr. of Sci. (Engineering), Professor, Head of Mechanics, Mechatronics and Robotics Department
50 Let Oktyabrya str., 94, Kursk 305040
Поляков Владислав Андреевич, магистрант кафедры механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Vladislav A. Polyakov, Master Student of Mechanics, Mechatronics and Robotics Department
50 Let Oktyabrya str., 94, Kursk 305040
Гридасов Яков Александрович, магистрант кафедры механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Yakov A. Gridasov, Master Student of Mechanics, Mechatronics and Robotics Department
50 Let Oktyabrya str., 94, Kursk 305040
Жабин Иван Васильевич, студент кафедры механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Ivan V. Zhabin, Student of Mechanics, Mechatronics and Robotics Department
50 Let Oktyabrya str., 94, Kursk 305040
Целью исследования является разработка метода получения обобщенной траектории движения запястья при скандинавской ходьбе для интеграции в систему автоматического управления реабилитационного стенда верхних конечностей.
Методы. В статье рассматривается и детально анализируется метод получения, последующей обработки и математического моделирования обобщенной траектории движения запястья во время цикла шага при скандинавской ходьбе. Для этого, исходя из экспериментальных данных, полученных от испытуемых с различными антропометрическими данными на основе полуавтоматического видеоанализа и последующей аппроксимации полученных траекторий, для последующей интеграции в систему автоматического управления реабилитационного стенда верхних конечностей, основанного на принципе непрерывного пассивного движения (НПД) с целью мобилизации суставов по траекториям естественного движения. Для оцифровки законов движения аналитического описания обобщенной траектории движения запястья была применена аппроксимация полиномами 5-го порядка.
Результаты. В работе были получены и визуализированы индивидуальные траектории движения запястья групп испытуемых с различными антропометрическими параметрами. На их основе была построена обобщенная траектория движения запястья в процессе скандинавской ходьбы, что стало возможным благодаря использованию методики полуавтоматического видеоанализа. Путем проведения тщательного статистического анализа собранных данных были выявлены и количественно оценены существенные биомеханические отклонения, возникающие при неправильном и нерациональном подборе длины палок для скандинавской ходьбы. В ходе процесса математического моделирования были рассчитаны и получены конкретные числовые коэффициенты для полиномов пятого порядка, которые были использованы при аппроксимации для описания обобщенной траектории движения.
Заключение. Полученные результаты подтверждают эффективность метода полуавтоматического видеоанализа для моделирования траектории движения запястья и позволяют оптимизировать параметры реабилитационных стендов, обеспечивая естественную биомеханику движений. Подтверждается важность корректного подбора длины палок для скандинавской ходьбы.
Рurpose of research is to develop a method for obtaining a generalized wrist movement trajectory in Nordic walking for integration into the automatic control system of the upper limb rehabilitation stand.
Methods. The article discusses and analyzes in detail the method of obtaining, subsequent processing and mathematical modeling of the generalized trajectory of wrist movement during the step cycle in Nordic walking. To do this, based on experimental data obtained from subjects with various anthropometric data based on semi-automatic video analysis and subsequent approximation of the obtained trajectories, for subsequent integration into the automatic control system of the upper limb rehabilitation stand based on the principle of continuous passive movement (CPM) in order to mobilize joints along the trajectories of natural movement. To digitize the laws of motion of the analytical description of the generalized trajectory of wrist movement, approximation by polynomials of the 5th order was applied.
Results. In the article, individual wrist movement trajectories of groups of subjects with different anthropometric parameters were obtained and visualized. Based on them, a generalized trajectory of wrist movement in the process of Nordic walking was constructed, which became possible thanks to the use of semi-automatic video analysis techniques. By conducting a thorough statistical analysis of the collected data, significant biomechanical deviations that occur with incorrect and irrational stick length selection for Nordic walking were identified and quantified. During the mathematical modeling process, specific numerical coefficients for fifth-order polynomials were calculated and obtained, which were used in the approximation to describe the generalized trajectory of motion.
Conclusion. The results obtained confirm the effectiveness of the semi-automatic video analysis method for modeling the trajectory of wrist movement and allow optimizing the parameters of rehabilitation stands, providing natural biomechanics of movements. The importance of correct stick length selection for Nordic walking is confirmed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.