An engineering contribution to human gait biomechanics
Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Weitere Verfasser: | , , |
| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | eng |
| Veröffentlicht: |
Hamburg
Kovač
2013
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| Schriftenreihe: | Schriftenreihe naturwissenschaftliche Forschungsergebnisse
81 |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | Inhaltsverzeichnis Kurzbeschreibung Ausführliche Beschreibung |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012 Der menschliche Gang ist Gegenstand der Forschung in zahlreichen Wissenschaftsdisziplinen, von der Biologie über die Medizin, Sportwissenschaft, Psychologie und Physik bis zu den Ingenieurswissenschaften. Die Motivationen, sich mit der Fortbewegung auf zwei Beinen auseinander zu setzen sind dabei höchst unterschiedlich. Dies führt zu einer Vielzahl von methodischen Ansätzen und erschwert die interdisziplinäre Kommunikation. Der Weg vom Experiment im Ganglabor zur Beinprothese oder Laufmaschine führt über das Verständnis der neuro-mechanischen Funktionen des menschlichen Beines. Die Integration von Erkenntnissen aus Computermodellen zum menschlichen Gang in die Konstruktion technischer Geräte gelingt aufgrund des großen fachlichen Abstandes, der sich in sehr unterschiedlichen wissenschaftlichen Herangehensweisen ausdrückt, häufig nicht oder nur sehr oberflächlich. Gleichzeitig wird die Relevanz technischer Erkenntnisse zur Mechanik und Regelung der zweibeinigen Fortbewegung für das Verständnis biologischer Systeme aufgrund der Komplexität der technischen Systeme häufig nicht wahrgenommen. Dieser Arbeit liegt die Frage nach einem methodischen Ansatz zur Überprüfung und Veranschaulichung biomechanischer Konzepte zugrunde. Durch die technische Umsetzung einfacher biomechanischer Funktionsmodelle lassen sich deren Vorhersagen überprüfen und deren Anwendbarkeit zeigen. Es wurde ein modularer, zweibeiniger Roboter in einer für die Ganganalyse geeigneten Experimentierumgebung entwickelt und in einem modularen Simulationsmodell abgebildet. Anhand von zwei Studien zur Überprüfung der Vorhersagen unterschiedlicher Gangmodelle wurde die Anwendbarkeit demonstriert. Vorhersagen aus Modellstudien zum Fersenabdruck im Gehen wurden anhand eines Roboters mit elastischem Sprunggelenk und flachem Fußsegment überprüft und mit Hilfe eines Mehrkörper-Simulationsmodells widerlegt. In einer zweiten Studie wurden Vorhersagen eines Feder-Masse-Modells zu Dynamik und Stabilität des zweibeinigen Ganges mit einem angepassten Robotermodell untersucht. Dabei konnte das vorhergesagte Verhalten teilweise reproduziert werden. Werte zur Leistungsaufnahme, die mit dem energiekonservativen Feder-Masse-Modell nur indirekt möglich sind, konnten ermittelt und in Beziehung zu Beobachtungen an biologischen und technischen Systemen gesetzt werden. Bei der Entwicklung und Umsetzung des Roboters wurde auf einfache Bedienbarkeit, Reproduzierbarkeit des Verhaltens und Anpassbarkeit durch Modularität besonderes Augenmerk gelegt. Diese Konzeption ermöglicht einen vielseitigen Einsatz. Durch die Kombination wissenschaftlicher Techniken unterschiedlicher Disziplinen eines Roboters als Erklärungsmodell in einer bewegungswissenschaftlichen Experimentierumgebung lassen sich der Transfer und das Verständnis fachfremder Erkenntnisse deutlich erleichtern. |
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| Beschreibung: | 132 S. Ill., graph. Darst. 210 mm x 148 mm, 185 g |
| ISBN: | 3830068581 3-8300-6858-1 9783830068587 978-3-8300-6858-7 |