Геометрия движений

Степени свободы движений.

Число степеней свободы движений соответствует количеству возможных независимых

линейных и угловых перемещений.

Тело, ничем не ограниченное в движении, называется свободным . Движение свободного тела возможно в трех основных направлениях- вдоль осей координат, а также вращение вокруг этих трех осей, т. е. тело имеет 6 степеней свободы движения .

Наложение связей уменьшает количество степеней свободы. Если закрепить одну точку тела, то сразу снимается 3 степени свободы- у тела остается возможность вращения вокруг трех осей. Так соединены кости трехосных суставов.(шаровидных). При закреплении двух точек в теле возможно вращение вокруг линии (оси) , проходящей через обе точки. Так соединены кости одноосных суставов. В преобладающей части суставов тела человека 2 или3 степени свободы, из чего следует , что в движениях в неодноосных суставах отсутствует определенность, задаваемая способом соединения..

Управление движениями звеньев сводится к ограничению избыточных степеней свободы

Для выполнения определенного движения требуется решить задачи: а) выбора необходимой траектории, б) управления движением по траектории( направлением и величиной скорости) и в) регуляции движения , понимаемой как борьба с помехами , сбивающими с траектории.

В суставном движении различают ось, плоскость, и размах. Все пары звеньев связаны в суставах неразрывно, как в шарнирах, поэтому они могут двигаться в основном только вокруг осей Число основных осей сустава соответствует количеству степеней свободы движений одного звена относительно другого. Геометрические оси вращения не постоянны и следует говорить о мгновенных осях вращения. Плоскость движения перпендикулярна оси вращения и характеризует направление перемещения звена. Размах движений – это угловое перемещение звена из одного крайнего положения в другое. Размахом движений измеряется подвижность в каждом суставе. Общий размах движения в целом бывает меньше суммы размахов изолированных движений.в суставах

 

 

Звенья тела как рычаги и маятники.

 

Скелет, составленный из подвижно соединенных костей, представляет собой твердую основу биокинематических цепей. Звенья цепей с приложенными к ним силами (внутренними и внешними )рассматриваются как система составных рычагов.

Рычаг- это твердое тело, которое тело, которое может под действием приложенных сил вращаться вокруг оси (опоры)в двух противоположных направлениях, а также сохранять свое положение.

 

Как простейший механизм, рычаг служит для пе­редачи движениям си­лы на расстояние.

Каждый рычаг имеет точку опоры — ось рычага (О на рис. 2), точки приложения двух взаимно противодействующих сил (G и Q). Чтобы опреде­лить расстояние до ме­ста приложения сил от оси рычага, измеряют плечи рычага (ОА и ОВ). Чтобы определить расстояния до направления дей­ствия сил от оси ры­чага, измеряют плечи сил (d — перпендикуляры, опущен­ные из точки О на линии дей­ствия сил, т. е. их направле­ния).

Рычаги бывают однопле­чие( с точкой опоры на конце рычага) и двуплечие ( с точкой опоры между концами рычага).

Мерой действия силы на рычаг служит ее момент относительно точки опоры

(произведение силы на ее плечо)

Звенья тела человека имеют в своей основе костные рычаги Двуплечие рычаги используются , например, при сохранении положения стоя, а одноплечие- в быстрых движениях конечностей (см. рис 3)..