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Dissertação

{pt_PT=Inverse Dynamics of a Swimmer Multibody Model: An Analysis of the Lower Limbs During Front Crawl} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Neste trabalho é desenvolvido um modelo biomecânico tridimensional do corpo humano para realizar a análise dinâmica inversa de um movimento de natação, cuja formulação utiliza coordenadas Cartesianas. As articulações anatómicas são representadas por juntas mecânicas, cujos graus de liberdade são controlados por atuadores de junta. Embora a análise seja conduzida para o corpo completo, este estudo foca-se apenas na dinâmica nos membros inferiores. A recolha de dados cinemáticos do movimento de natação crawl foi realizada no Laboratório de Biomecânica da Universidade do Porto. Relativamente às forças externas, estas correspondem às forças hidrodinâmicas que foram obtidas através de um programa computacional de simulação disponível na literatura. Para isso, foi desenvolvida uma interface entre o modelo biomecânico em estudo e o programa de simulação de forma a realizar a conversão dos dados geométricos e cinemática do modelo, bem como o processamento dos dados que resultam da simulação, que correspondem às forças externas aplicadas sobre o corpo. É então realizada a análise dinâmica inversa determinista, que permite a obtenção das forças e momentos intersegmentares dos membros inferiores. Durante algumas fases do ciclo, a magnitude das forças externas obtidas nos pés revela discrepância relativamente ao valor que seria esperado encontrar. É possível que estas divergências tenham posteriormente impacto nos resultados da análise dinâmica inversa, ainda que não seja possível concluir quanto à validade dos mesmos dada a falta de literatura disponível. De qualquer forma, os valores obtidos para as forças intersegmentares e momentos articulares são apresentados e discutidos para as articulações dos membros inferiores., en=The present work aims to propose a full body model representation of the human body to conduct an inverse dynamic analysis of the lower limbs during swimming activities. Considering multibody dynamics, a three-dimensional biomechanical model using Cartesian coordinates is presented. Kinematic data provided by Porto Biomechanics Laboratory are collected for a male swimmer performing the six-beat front crawl swimming. The external forces describing the interactions between the human body and surrounding environment were estimated using a computer simulation method available in the literature. An interface between the full body biomechanical model and the simulation software is developed to perform the conversion of body geometry specifications and motion data, that is given as input to the simulation, and the processing of the simulation output data containing the external forces, that are addressed to the full body model. Inverse dynamic analyses are performed considering the full body biomechanical model actuated upon by driver actuators, to evaluate the joint torques and intersegmental forces acting on the human lower limbs. As far as the interface developed is concerned, the results show some discrepancies on the force magnitudes acting upon the feet during some phases of the cycle. It is expected that these discrepancies have impact on the intersegmental forces and joint torques of the lower limbs, although the lack of literature in this field of research does not allow a complete validation of results. Nevertheless, the results of the determinate problem are presented and discussed for the anatomical joints of the human lower limbs.}
Keywords: {pt=Técnica de nado crawl, Forças hidrodinâmicas, Dinâmica inversa, Momentos articulares, Membros inferiores, Dinâmica de sistemas multicorpo., en=Front crawl stroke, Hydrodynamic forces, Inverse dynamics, Joint torques, Lower limbs, Multibody dynamics.}

Discussão: janeiro 22, 2021, 13:30