Emberi egyensúlyozás vizsgálata egyensúlyozó deszkán linearizált mechanikai modell és a MID tulajdonság felhasználásával
Investigation of Human Balancing on a Balance Board Using a Linearized Mechanical Model and the MID Property
Keywords:
human balancing, PD controller, MID property, reaction time, inverted pendulum, /, emberi egyensúlyozás, PD szabályozó, MID tulajdonság, reakcióidő, inverz ingaAbstract
The objective of our research is to achieve a deeper understanding of human balance through the formulation of the equations of motion of suitable mechanical models. In the present work, we derived the linearized equation of motion of human balancing on a balance board. Using the MID property, we investigated the influence of the physical parameters of the board (radius and height) on the admissible neural time delay required for maintaining balance. The calculations provide an approximation of the stability limits of balancing capability for test subjects with known reaction times.
Kivonat
Kutatásunk célja az emberi egyensúlyozás mélyebb megértése megfelelő mechanikai modellek mozgásegyenleteinek felírásán keresztül. Jelen munkánkban egyensúlyozó deszkán való emberi egyensúlyozás linearizált mozgásegyenletét határoztuk meg. A MID tulajdonság felhasználásával vizsgáltuk a deszka fizikai paramétereinek (deszka sugara, magassága) hatását a deszkán való egyensúlyozáshoz szükséges emberi reakcióidőkésés tekintetében. A számítások ismert reakció idejű mérési alanyok egyensúlyozó képességeinek határaira ad becslést.
References
Boussaada, I., Niculescu, S.I., On the dominancy of multiple spectral values for time-delay systems with applications., IFAC-PapersOnLine 51 (14), 2018, 55–60.
Molnar, C.A., Balogh, T., Boussaada, I., Insperger, T., Calculation of the critical delay for the double inverted pendulum., J. Vib. Control 27 (3–4), 2021a, 356–364.
Chagdes JR, Rietdyk S, Jeffrey MH, Howard NZ, Raman A., Dynamic stability of a human standing on a balance board., J. Biomech. 46, 2013, 2593–2602.
Cruise DR, Chagdes JR, Liddy JJ, Rietdyk S, Haddad JM, Zelaznik HN, Raman A., An active balance board system with real-time control of stiffness and time-delay to assess mechanisms of postural stability., J. Biomech. 60, 2017, 48–56.
Molnar CA, Zelei A, Insperger T, Rolling balance board of adjustable geometry as a tool to assess balancing skill and to estimate reaction time delay., Journal of the Royal Society Interface, 2021, 18:20200956.
Insperger, T., Milton, J., Delay and Uncertainty in Human Balancing Tasks., In: Lecture Notes on Mathematical Modelling in the Life Sciences, Springer International Publishing, Cham, 2021.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Nemzetközi Gépészeti Konferencia – OGÉT

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.