روشی نوین برای مدل سازی ریاضی سیستم اسکلتی بدن انسان: لحاظ کردن ویژگی های سینماتیکی مفاصل زیستی و اثر زنجیره های سینماتیکی پیچیده سیستم اسکلتی
چکیده
در مطالعه حاضر، روشی نوین برای به دست آوردن معادلات حاکم بر سیستم اسکلتی بدن انسان ارائه شده است. در این روش، رویکردی نوین برای واردکردن ویژگی های سینماتیکی مفاصل زیستی و همچنین اثر زنجیره های پیچیده سینماتیکی سیستم اسکلتی در معادلات حرکت ارائه شده است. روش پیشنهادی در این مقاله، با استفاده از حساب دیفرانسیل توابع ماتریسی معادلات حاکم بر سیستم اسکلتی را به صورت معادلات دیفرانسیل معمولی تحصیل می کند. علاوه بر این، ازآنجا معادلات حاصل به صورت بازگشتی ارائه شده اند، این روش رویکردی به لحاظ محاسباتی کارا برای به دست آوردن معادلات دیفرانسیل حرکت سیستم اسکلتی بدن انسان پیشنهاد می کند. به منظور بررسی صحت روابط پیشنهادشده در این مقاله، یک مکانیزم استاندارد شامل سه حلقه سینماتیکی بسته موردتوجه قرار گرفت. نتایج حاصل از حل دینامیک مستقیم این مکانیزم با روش پیشنهادی در این مقاله با نتایج ارائه شده در سایر مراجع معتبر مقایسه و روش پیشنهادی صحت سنجی شد. علاوه بر این، به منظور بررسی کاربرد روش پیشنهادی در این مقاله در شبیه سازی سیستم اسکلتی بدن انسان، مدل سازی دینامیکی کمربند شانه ای در حضور ریتم شانه در دستور کار قرار گرفت. برای توصیف ریاضی ریتم شانه از دو مدل ریاضی استفاده شد: مدل اصلی و مدل ساده شده. تفاوت میان نتایج شبیه سازی این دو مدل ضرورت استفاده از داده های آزمایشگاهی اصلی برای مدل سازی ریتم شانه را تأکید می کرد. ازآنجاکه علت علاقه مندی محققان به استفاده از داده های ساده شده ریتم شانه ریشه در محدودیت در فرمول های مجود برای مدل سازی سیستم اسکلتی دارد، با استفاده از روش پیشنهادی در این مقاله این مشکل مرتفع می گردد.