41. Biomechanisches Kolloquium

Ort:
Institut für Rechtsmedizin der Universität München, Sektionshörsaal, Frauenlobstr. 7A, München

Referent:
Jiri Adamec, Ph. D. (Institut für Rechtsmedizin der Universität München*)

Bei der Aufstellung mathematischer Modelle zur Simulation aktiver menschlicher Bewegungen müssen Vereinfachungen gegenüber dem realen Vorbild vorgenommen werden. Dazu gehören u. a. die Anregung der Muskeln durch Bang-Bang-Stimulation und die Reduzierung der wirkenden Muskeln gegenüber dem anatomischen Original. Zur Untersuchung der Auswirkungen solcher Vereinfachungen wurde ein Modell des menschlichen Armes erstellt, das aus einem inertialfesten Oberkörper, einem Oberarm und einem Unterarm mit Hand besteht. Zur Analyse kam die Simulation experimenteller planarer Kreis- und Wurfbewegungen in der Sagittalebene.

Bewegungen, die möglichst schnell und mit maximaler Kraft durchgeführt werden sollen, werden bei der Simulation i. d. R. mit der sog. Bang-Bang-Stimulation gesteuert, d. h. mit einer Stimulationskurve, die physiologisch nicht gegeben ist. Die Variation der Steigung des Stimulationsimpulses zeigt, dass für die untersuchten Bewegungen tatsächlich eine hohe Steilheit erforderlich und dass für praktische Anwendungen die traditionelle Bang-Bang-Form die günstigste ist.

Bezüglich der eingebrachten Muskeln zeigte sich, dass es nicht nötig ist, die Beiträge der einzelnen Muskeln zu unterscheiden. Unter Umständen ist eine Reduktion der wirkenden Muskeln bis zu einem Muskel für jede funktionelle Bewegung möglich. Abgesehen von den Schwierigkeiten, die Aktivität aller teilnehmenden Muskeln zu messen, kann durch eine Reduzierung der Muskeln im Modell der Einsatz aufwändiger Optimierungsmethoden vermieden werden.

*) Die Arbeit wurde am Institut für Sportwissenschaft und Sport, Universität der Bundeswehr München, durchgeführt.