مهندسي ورزش

سیستم آنالیز حرکت

کاتالوگ شرکت مهندسی تک عرش

کاتالوگ سیستم آنالیز حرکت

مبحث ورزش همانند هر فعاليت ديگر انساني با گذشت زمان دچار تغيير و تحول شده است. قوانين ورزشي و ابزار و تجهيزات ورزشي همگي دچار تغييرات مداوم هستند. ورزش از تكنولوژي روز جهاني گسسته نمانده و پيشرفت هاي تكنولوژيكي حضور خود را در صحنه ورزش نيز به نمايش مي گذارند.

دانش رو به رشد بشري ، همانطور كه در صحنه پزشكي تغييرات كاملاً محسوسي را ايجاد نموده ، در صحنه مهندسي نيز با دگرگون ساختن ساختارهاي قبلي تاثير قابل توجهي داشته است . توصيف علمي ورزش، به عنوان فعاليت متبحرانه انساني ، مستلزم ادغام دانش پزشكي و مهندسي مي باشد. از اين رو انتقال مباحث بنيادي مهندسي به صورت كلان به متخصصين و دست اندركاران ورزش كشور حائز اهميت مي باشد .

اين امر در مرحله اول موجب ارتقاء سطح دانش ورزشي متخصصين خواهد شد . اين بستر علمي وفني، در مراحل بعد ، توانايي درك علل تغييرات را افزايش داده و ايجاد ارتباط بين موقعيت كنوني وتغييرات آتي در قوانين و ابزار را از ديدگاه علمي ، فني و مهندسي ، در اختيار متخصصين قرار مي دهد .

از اين رو دو مبحث بيومكانيك ورزش و مهندسي ورزش به صورت اجمالي معرفي شده اند. اين دو مبحث توصيف كننده قوانين حاكم برحركت و اصول طراحي و بهينه سازي تجهيزات مي باشند.

اميد است كه اين مجموعه مقدماتي موجبات همكاري هاي آتي و بهره برداري جامعه ورزشي از توانايي متخصصين بيومكانيك و مهندسي ورزش را به ارمغان بياورد.

دكتر احمدرضا عرشي

عضو هيآت علمي دانشكده مهندسي پزشكي دانشگاه صنعتي اميركبير

مدير بخش بيومكانيك آكادمي ملي المپيك وپارالمپيك

| لینک ثابت •

بیومکانیک چیست ؟

بيومكانيك محدوده اي از علم است كه در آن دانش و روش هاي مكانيك براي توصيف ساختار و درك عملكرد سيستم هاي زنده، به كار گرفته مي شود.

دانش بيومكانيك در چندين رشته مختلف، شامل: بيولوژي، ارگونومي، مهندسي، فيزيولوژي، پزشكي، فيزيك مكانيك و... مورد استفاده قرار مي گيرد.

| لینک ثابت •

بیومکانیک

واژه بيومكانيك نمايانگر مبحث بسيار گسترده اي است و در آن با استفاده از قوانين فيزيك مكانيك پديده هاي فيزيولوژيكي و بيولوژيكي توصيف شده و درك مناسبي از روابط علت و معلولي بدست مي آيد. اين روابط در درك و توصيف حالات هاي پاتولوژيكي از اهميت خاصي برخوردارند.

بيومكانيك از دو واژه بيو و مكانيك تشكيل شده است. واژه "مكانيك" كه بيانگر فيزيك مكانيك است خود داراي زيرمجموعه هايي از قبيل حرارت و سيالات،‌ طراحي جامدات و ساخت وتوليد است كه هريك به نوبه خود يك رشته تخصصي محسوب مي گردند. از طرف ديگر واژه "بيو" نمايانگر علوم زيستي و پزشكي است. زيرمجموعه هاي اين رشته نيز شامل كليه رشته هاي تخصصي پزشكي و علوم مرتبط از قبيل الكتروفيزيولوژي، داروسازي،‌ فيزيوتراپي،‌ كينزيولوژي و غيره است.

در نتيجه، ادغام دانش بيومكانيك، فيزيولوژي و بيولوژي به درك صحيح و توانايي توصيف دقيق تر اين سيستم در حالت هاي نرمال و پاتولوژيك منجر خواهد شد.

مبحث مهندسي ورزش از طرف ديگر، با مسائل طراحي و بهينه سازي ابزار و تجهيزات ورزشي و فضاها و اماكن ورزشي درگير است. تسلط بر اين مبحث نيز مستلزم بهره برداري از پيش زمينه هاي علمي مشابهي خواهد بود.

| لینک ثابت •

بیومکانیک ورزش

مجموعه اطلاعات و دانشي كه تاكنون مطرح گرديده است ، توصيف كننده پيش زمينه مورد نياز براي برخورد به موضوع بيومكانيك ورزش مي باشد . روند فكري كار با بيومكانيك تا كنون صرفاً بر روي تحليل هاي بسيار مقدماتي آماري اعمال شده به نتايج آزمون هاي سينماتوگرافيكي بوده است .

اما بيومكانيك امروزه اجازه رويكرد منفردانه به ورزشكار را مي دهد . مدل هاي رياضي الكتروفيزويولوژي سلولي ماهيچه اي ، اجازه توصيف كار فيزيولوژيكي و كار مكانيكي را مي دهند . در نتيجه ، امكان ايجاد ارتباط بين سينماتيك حركت ، كار مكانيكي و فعل و انفعالات بيوشيميايي وجود دارد . همچنين امكان در نظر گرفتن محدوديت هايي از قبيل خستگي روحي و فيزيكي نيز براي اين قبيل ارتباطات وجود دارد .

بيومكانيك ورزش ، در واقع بيومكانيك و فيزيولوژي ورزش بوده و گستردگي ابعاد آن بسيار فراتر از تحليل هاي سينماتيكي توسط دوربين هاي سرعت بالا يا تحليل هاي سينتيكي توسط سكوهاي نيروسنج و يا ضبط و تحليل پتانسيل عمل ماهيچه ها توسط دستگاه EMG مي باشد .

| لینک ثابت •

بیومکانیک ورزش

بيومکانيک ورزش، توصيف مکانيکی تعامل انسان با محيط در حين انجام حرکات ورزشی است.

بيومكانيك ورزش به طرق زير می تواند در خدمت ارتقاء کيفی ورزشکار و مربی قرار گيرد:

۱- بهبود كارايي(Performance Improvement)

بهبود تكنيك(Technique Improvement)
بهبود تجهيزات(Equipment Improvement)
بهبود تمرين(Training Improvement)

۲- جلوگيري از آسيب ها و باز تواني(Injury Prevention & Rehabilitation)

تصحيح تكنيك(Technique Correction)
طراحي تجهيزات( Equipment Design)

| لینک ثابت •

مهندسی ورزش

پيشرفته ترين تكنولوژي هاي روز مهندسي پزشكي ، مكانيك، ساخت و توليد، پليمر، بيومكانيك، شيمي و .... در طراحي و بهينه سازي ابزار و تجهيزات ورزشي مورد استفاده قرار مي گيرند.

طرحهاي جديد در ابزار ورزشي، جهت پاسخگويي به نيازهاي بازاريابي نبوده بلكه بدنبال اعمال دست آوردهاي علوم و فنون مختلف مهندسي در تصحيح و بهينه سازي و افزايش بازدهي تجهيزات مي باشند.

مهندسي ورزش تخصصي است كه در آن طراحي عناصر ، فضاها و اماكن ورزشي از قبيل كف پوشها، فضا، نور و صداگيري و..... از يك سو و شناسايي نكات مهم در تحليل و طراحي ابزار جديد،‌ از سوي ديگر مورد توجه قرار مي گيرد. تجهيزات ورزشي غالباً جزيي از بدن انسان تلقي مي شوند. مهندسي پزشكي ، فيزيك مكانيك، تكنولوژي ساخت و توليد، دانش شيمي و پليمري و .. همگي در يك مجموعه و به منظور ساخت ابزار بهتر مورد بهره برداري قرار مي گيرند.

ورزش به عنوان مجموعه اي خاص از حركات مهارتي انساني است. پيشرفته ترين ابزارهاي سنجشي و تصحيحي، يعني سيستم هاي تحليل حركت، در اصل سينماتيك بدن ورزشكار را شناسايي مي نمايند و بدنبال آن تبادلات نيرويي نيز از طريق سكوهاي نيرويي مورد ارزيابي قرار گرفته تا تواماً توصيف ديناميك حركت را در اختيار متخصصين بيومكانيك و بيوديناميك ورزش قرار دهند. در اين راستا نه تنها اطلاعات دقيق تربيت بدني بلكه دانش كامل اصول فني و مهندسي نيز لازم خواهند بود تا بتوان توصيف دقيق ، علمي ، فني و مهندسي براي حركت موردنظر ارائه داد.

در نهايت مي توان اقدام تصحيح حركت ورزشكار، كار بر روي تكنيك و بهينه سازي حركتي را انجام داد.

| لینک ثابت •

تجهيزات تست هاي بيومكانيكي

تجهيزات تست هاي بيومكانيكي عبارتند از :

۱- صفحه نيروسنج (Force Plate )

۲- سيستم آناليز حركت ( Motion Analysis )

۳- دستگاه الكترومايوگرافي ( EMG )

| لینک ثابت •

تجهيزات اصلي تست هاي بيومكانيكي

سيستم تحليل حركت:

اين سيستم برای اندازه گيری اطلاعات سينماتيکی حرکت به کار می رود. اين اطلاعات شامل جابه جايی، سرعت و شتاب های خطی و زاويه ای می شود.

سيستم يادشده دارای دو بخش نرم افزاری و سخت افزاری است. بخش سخت افزاری دربرگيرندة فريم کاليبراسيون، دوربين ها و نشانگرها (markers ) است.

با استفاده از اين سيستم می توان حرکت را در دو بعد (با استفاده از يک دوربين) يا سه بعد (با استفاده از دو دوربين يا بيش تر) تجزيه و تحليل کرد.

گفتنی است که دوربين های آناليز حرکت دارای قابليت تصويربرداری تا نرخ 1000 هرتز (1000 فريم در ثانيه) هستند.

مراحل کار با سيستم های ساخت کارخانجات مختلف، متفاوت است ولی به طور کلی مراحل کار در آزمون آناليز حرکت از قرار زير است:

پس از تنظيم مکان دوربين ها، نخستين مرحله در تست آناليز حرکت، مرحلة کاليبراسيون است. در اين مرحله، از فريم کاليبراسيون (شکل زير) تصويربرداری صورت می گيرد و به اين وسيله، مشخصات مکانِ آزمون تعيين می شود.

پس از اين مرحله، بر روی مفاصل مورد نظر نشانگر نصب می شود.

جايگزينی مکان دقيق نشانگر، مستلزم کسب تجربه است.

پس از قرارگيری نشانگرها بر روی مفاصل، از حرکت ورزشکار با دوربين هايی با سرعت بالا فيلمبرداری می شود. سپس بر روی تصاوير فرآيندهای ويدئويی صورت می گيرد و تصاوير نهايی به نرم افزار تحليل حرکت وارد می شوند. اين نرم افزار با دنبال کردن نشانگرها، اطلاعات سينماتيک حرکت را استخراج می کند.

سکوی نيرو:

سکوی نيرو تعامل نيرويی فرد با زمين را اندازه گيری و ثبت می کند.

اين دستگاه با توجه به نيروهاي اعمالي بر صفحه آن، نيرو را به سه راستاي عمود بر هم F_x_،F_yو F_z ، تجزيه مي‌کند. علاوه بر اين سه خروجي، به كمك نرم‌افزار مي‌توان مقادير زير را نيز اندازه‌گيري کرد:

_-گشتاورها در حول محورهای Z,Y,X

_-مراكز فشار a_x وa_y

_-ضرايب اصطكاك

دستگاه الکترومايوگرافی (EMG ):

اين دستگاه فعاليت الکتريکی عضلات را اندازه گيری و ثبت می کند.

الکترودهای اين دستگاه بر دو نوع سوزنی و سطحی می باشند. تصوير اين دو نوع الکترود در زير آمده است:

فعاليت های ماهيچه ای در حين انجام حرکات ورزشی توسط اين دستگاه قابل اندازه گيری هستند. اين دستگاه ها غالباً دارای 4 يا 8 کانال اندازه گيری می باشند.

| لینک ثابت •

عناوين فعاليتهاي اين مجموعه در راستاي مهندسي ورزش

عناوين فعاليتهاي اين مجموعه در راستاي مهندسي ورزش عبارت است از:

طراحي و ساخت تجهيزات و وسايل ورزشي، بعنوان مثال:
- طراحي و ساخت انواع كلاه هاي ورزشي ( جهت دوچرخه سواري، موتورسواري، اتومبيل راني، اسكي و . . . )
- طراحي و ساخت انواع محافظ هاي ورزشي ( جهت دوچرخه سواري، موتورسواري، اتومبيل راني، اسكي، ورزشهاي رزمي و . . . )
- طراحي و ساخت تجهيزات تيراندازي ( شامل تير، كمان و . . . )
- طراحي و ساخت كليه تجهيزات اسكي
- طراحي و ساخت ميل بهينه براي ورزش باستاني
طراحي و ساخت وسايل بدنسازي استاندارد با توجه به عضلات درگير در تكنيك هاي مختلف
مشاوره و طراحي اماكن استاندارد ورزشي
- تخمين فضاي مناسب و استاندارد جهت انجام فعاليت هاي مختلف
- تخمين ميزان تهويه مطبوع استاندارد متناسب با فعاليت هاي انجام شده در مكان ورزشي
- تعيين مقدار روشنائي استاندارد مكان هاي ورزشي
- تعيين و معرفي كف پوش سالن ها و اماكن ورزشي
مقايسه و رده بندي تجهيزات ورزشي موجود با توجه به استاندادرهاي جهاني

| لینک ثابت •

عناوين فعاليتهاي اين مجموعه در راستاي بيومكانيك ورزش

عناوين فعاليتهاي اين مجموعه در راستاي بيومكانيك ورزش عبارت است از:

آناليز حركت جهت بهينه سازي و بهبود تكنيك :
- تعيين دقيق ميزان جابجائي، سرعت و شتاب كليه مفاصل بدن
- تعيين دقيق ميزان ضربه و نيروي وارده
- تعيين دقيق ميزان جابجائي، سرعت و شتاب وسائل ورزشي متحرك ( مانند توپ، راكت، تير، نيزه، گلوله و . . . )
- تعيين بازه حركت هريك از مفاصل بدن
استعداديابي جهت پرورش قهرمانان ورزشي
مقايسه نحوه انجام يك تكنيك بين ورزشكاران
تعيين عضلات درگير حركت، بررسي مفيد يا مضر بودن حركت براي مفاصل و عضلات

| لینک ثابت •