Л.Хасин, А.Дроздов

Московская государственная академия физической культуры,
Малаховка, Россия

Целью настоящей работы является математическое моделирование движений человека. Применяемый нами подход основан на аналогии ОДА человека с антропоморфным механизмом (). Движения антропоморфного механизма исследуются нами с помощью математического аппарата теоретической механики.

Новизна подхода состоит в том, что движение АМ задается теоретически. Суставные углы задаются как функции времени. На эти функции налагается ряд условий (задание значений и производных функций в заданных точках и др.). Аналогично задаются динамические характеристики движения (моменты в суставах и т.д.). Для обеспечения возможности подбора функций, отвечающих необходимым требованиям, нами был разработан специальный класс функций.

На основе разработанных моделей создан универсальный программный комплекс для ПК, реализующий указанные методы и алгоритмы и позволяющий в интерактивном режиме задавать параметры движения, просматривать результаты моделирования, сравнивать результаты расчетов для различных вариантов движений. Данный программный комплекс используется для моделирования различных спортивных упражнений, исследования влияния различных параметров движения на количественные и качественные характеристики движения.

С помощью программного комплекса были промоделированы различные спортивные упражнения: прыжки с места, обороты на перекладине, подтягивания, жимы и др. Выявлены численные зависимости связывающие различные характеристики движения. В частности, исследовано: влияние характеристик маха руками (скорости маха, веса и длины рук) на высоту подлета при прыжке вверх с места; влияние момента начала и интенсивности маха ногами при выполнении большого оборота на перекладине на угловую скорость первого звена в верхней точке (вертикальное положение головой вниз, выпрямленное состояние), влияния характеристик маха ногами при подтягивании на величину момента в плечевом суставе. Также проверялось влияние характеристик упругой перекладины при выполнении большого оборота на величину суставных моментов. Интересный результат был получен при моделировании многозвенного маятника. Результаты моделирования показали, что маятник в течение всего движения не повторяет даже пространственных конфигураций, а само движение носит волнообразный характер.

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Хасин, Л. Математическое моделирование движений человека / Хасин Л., Дроздов А. // Человек в мире спорта : Новые идеи, технологии, перспективы : Тез. докл. Междунар. конгр. - М., 1998. - Т. 1. - С. 75.