بررسی عملکرد عضلات بالاتنه در سه حرکت مشخص به کمک مدل اسکلتی-عضلانی

پژوهشگر:مرتضی فرخ نیا

.استادان راهنما:

دکتر اسمعیل قوانلو    دکتر سید آرش حق پناه

تاریخ و زمان دفاع:

08/12/1403 ساعت 16

مکان برگزاری:

سالن قطب دانشکده مهندسی مکانیک

چکیده رساله:

در این پژوهش، به بررسی سینرژ­های عضلانی و سینماتیکی در حرکات پایه و پیچیده اندام بالاتنه پرداخته شده است. سینرژی های عضلانی و سینماتیکی، گروه­های عضلانی و درجات آزادی همکار هستند که برای اجرای حرکات مختلف توسط سیستم عصبی مرکزی انسان کنترل می­شوند. در این راستا فعالیت الکتریکی عضلات و داده­های سینماتیکی برای سه فرد در حال انجام آزمایش در حین حرکات پایه و پیچیده بالاتنه ثبت می‌گردد. با توجه به محدودیت های آزمایشگاهی جهت ثبت فعالیت عضلات عمیق، از مدل اسکلتی عضلانی مجموعه شانه استفاده می‌شود. از این رو از مدل اسکلتی- عضلانی مجموعه شانه که با استفاده از نتایج حاصل از پیاده سازی کنترل بهینه در مدل­سازی و پردازش داده­های الکترومایوگرافی در آزمایش اعتبارسنجی شده است به منظور محاسبه زوایای مفاصل و فعالیت الکتریکی عضلات استفاده گردید. سپس با پیاده سازی روش اصلاح نیم موج هر کدام از زوایای مفاصل محاسبه شده از مدل­سازی، به دو درجه آزادی با مقایر مثبت تقسیم می‌شوند. سپس جهت استخراج سینرژی­های عضلانی و حرکتی، از روش مشابه کاهش ابعاد تجزیه ماتریس غیر منفی برای فعالیت عضلات و درجات آزادی مفاصل استفاده می‌گردد. براساس سینرژی های عضلانی و حرکتی محاسبه شده نوآوری های پژوهش عبارتند از: 1) شناسایی عضلات مهم و تاثیر گذار در حرکات پیچیده بالاتنه، 2) استخراج سینرژی های مشترک و ویژه بین حرکات پایه و پیچیده و تعیین ضرایب ترکیب سینرژی های حرکات پایه جهت تشکیل سینرژی حرکت پیچیده، 3) بررسی ارتباط بین سینرژی های حرکتی و عضلانی به منظور یافتن عضلات غالب و درجات آزادی اصلی در حرکات پایه و پیچیده بالاتنه.

   براساس نتایج حاصل از پیاده سازی همبستگی اسپیرمن بین سینرژی های عضلانی حرکات پایه و پیچیده، سینرژی های مشترک با ضریب همبستگی بزرگتر از 5/0 شناسایی می‌شوند، سپس با اعمال روش بهینه سازی حداقل مربعات،  ترکیب معمول سه سینرژی حرکت پایه جهت تشکیل سینرژی حرکت پیچیده محاسبه می‌گردد. علاوه بر این، جهت بررسی ارتباط بین فعالیت عضلات و درجات آزادی مفاصل، تعداد مشابه از سینرژی­های عضلانی و سینماتیکی در حرکات پایه و پیچیده شناسایی می‌شوند. بر اساس روند فعالیت مشابه و همبستگی زیاد الگوهای سینرژی عضلانی و سینماتیکی، هر کدام از سینرژی های عضلانی در حرکت مشخص با سینرژی سینماتیکی متناظر با آن در ارتباط است. از این رو شناسایی فعالیت گروهی از عضلات برای به اجرا درآوردن فازهای مختلف حرکتی، با استفاده از استخراج عضلات غالب و درجات آزادی اصلی در سینرژی های عضلانی و حرکتی متناظر صورت می‌پذیرد