Az izomműködéshez kapcsolódó nemlinearitások szerepe az emberi egyensúlyozásban

The effect of muscle nonlinearities in human balancing

Authors

  • TÓTH Rudolf R.
  • MOLNÁR Csenge A.
  • STÉPÁN Gábor

Keywords:

Balancing, Stability, Postural sway, Time delay, /, egyensúlyozás, stabilitás, billegés, időkésés

Abstract

Human balancing has time delay introduced by the central nervous system and the related reaction time. The saturation of the passive ankle stiffness and active control torque serve the relevant nonlinearity in the mechanical model. This nonlinear model is established with the help of measurements available in the literature. The nonlinear mechanical model explains real phenomena observed in human balancing, such as the postural sway.

Kivonat

A központi idegrendszer működése és az ehhez kapcsolódó reakcióidő miatt időkésés jelenik meg az emberi egyensúlyozás mechanikai modelljében. A bokánál fellépő passzív bokamerevség és aktív szabályozó nyomaték együttes szaturációja jelenti a meghatározó nemlinearitást. Ennek a nemlinearitásnak a jellemzésére az irodalomban rendelkezésre álló mérési adatok nyújtanak lehetőséget. A nemlineáris modell magyarázatot adhat a valóságban megfigyelhető jelenségekre, mint az egyensúlyozás közben kialakuló lengések.

References

Robinovitch SN, Feldman F, Yang Y, Schonnop R, Lueng PM, Sarraf T, Sims-Gould J, Loughin M. 2013 Video capture of the circumstances of falls in elderly people residing in long-term care: an observational study. Lancet 381, 47 – 54.

Winter, D.A., (2010). Biomechanics and Motor Control of Human Movement, Fourth edition.

Zhang, L., Stepan, G., & Insperger, T. (2018). Saturation limits the contribution of acceleration feedback to balancing against reaction delay. Journal of The Royal Society Interface,

Stepan, G. (1989). Retarded dynamical systems: stability and characteristic functions.

Kiemel T, Oie KS, Jeka JJ. 2006 Slow dynamics of postural sway are in the feedback loop. J. Neurophysiol. 95, 1410– 1418.

Vlutters, M., Boonstra, T. A., Schouten, A. C., & van der Kooij, H. (2015). Direct measurement of the intrinsic ankle stiffness during standing. Journal of Biomechanics, 48(7), 1258–1263

Walton, K., & Marshall, J. E. (1987, March). Direct method for TDS stability analysis. In IEE Proceedings D-Control Theory and Applications (Vol. 134, No. 2, pp. 101-107). IET.

Nayfeh, A. H. (2007). Order reduction of retarded nonlinear systems – the method of multiple scales versus center manifold reduction. Nonlinear Dynamics, 51(4), 483–500.

Downloads

Published

2022-04-20

Issue

Section

E. szekció – Géptervezés gépelemek, hajtások, gyártás és termeléstervezés, tribológia, CAD/CAM/CAE/CNC, ipari méréstechnika