MODELIRANJE IN OCENJEVANJE SMUČARSKEGA SKOKA IZ PODATKOV NOSLJIVEGA MERILNEGA SISTEMALOGAR, Grega (Avtor) Munih, Marko (Mentor) inercialna merilna enotabiomehanika skakalcaNewton–Eulerjeva inverzna analizareakcijska sila talsklepne silesklepni navoriavtomatsko ocenjevanje.Uporaba nosljivih merilnih sistemov je v zadnjih letih zaradi razvoja in miniaturizacije senzornih tehnologij omogočila nastanek nabora novih aplikacij. Informacije, pridobljene z nosljivimi senzorji, so uporabne na področjih, ki se tičejo človeka samega ter njegovih navad: medicina, biomehanika, šport, sociologija, psihologija, tehnika. Za potrebe preučevanja biomehanike gibanja športnikov se za določanje orientacije segmentov telesa v prostoru in času med bolj uporabne nosljive senzorje šteje kombinacija žiroskopa, pospeškometra in magnetometra, ki skupaj sestavljajo inercialno merilno enoto. Vsak senzor meri svojo fizikalno veličino. Z različnimi metodami senzornega združevanja iz več signalov pridobimo znanje o novi, lahko tudi neposredno nemerljivi veličini ali preprosto izboljšamo osnovni merilni rezultat senzorja. Senzorje poleg miniaturnosti odlikuje tudi energetska učinkovitost in so primerni za spremljanje oseb v daljšem časovnem obdobju. V Poglavju 2 so predstavljeni smučarski skoki. Predstavljena je aerodinamika smučarskih skokov, ki ima zelo pomemben vpliv na dolžino skoka. Opisana je tehnična razdelitev skoka na faze in kako aerodinamične sile delujejo na skakalca v določenih fazah skoka. Skakalci izvajajo skoke v različnih vremenskih pogojih in letnih časih, v ta namen smo opisali infrastrukturo poligonov in opreme, ki jo pri tem potrebujejo. Na koncu poglavja so opisani pripomočki za preučevanje biomehanike skokov, s katerimi si pomagajo trenerji. Predstavljene so naprave za zajem kinematičnih in dinamičnih parametrov. Za analizo smučarskih skokov smo v nosljiv merilni sistem, ki je opisan v Poglavju 3, vključili 10 inercialnih merilnih enot. Po namestitvi merilnih enot smo izvedli kalibracijski postopek. Predstavljena metoda združevanja senzornih informacij se razlikuje od ostalih, saj je smučarski skok sestavljen iz oporne in neoporne faze. Za dobro oceno dinamičnih parametrov smo razvili biomehanski model. Model uporablja Newton–Eulerjevo inverzno dinamično analizo. Za dobro oceno sklepnih sil in navorov moramo poznati antropometrične parametre vsakega segmenta telesa skakalca. Model predstavlja večsegmentni sistem togih teles s konstantno maso. Rekurzivni postopek začnemo z izračunom spremenljivk od prvega segmenta do zadnjega segmenta v verigi. Opisan je tudi postopek avtomatske zaznave posameznih časovnih točk skoka, ki skok delijo na faze. V Poglavju 4 so predstavljeni rezultati preizkusa delovanja merilnega sistema v laboratoriju, kjer smo preverili sposobnostmerjenja kinematičnih parametrov. Rezultati inercialnih merilnih enot sovpadajo z referenčnim sistemom. S pritiskovno ploščo, vgrajeno v tla laboratorija, smo preverili uporabo dinamičnega modela ter navedli, kakšen rekurzivni postopek izračuna sklepnih sil in momentov bomo uporabili na skakalnici. Preizkus sistema na skakalnici je opisan v Poglavju 5. Kinematični parametri se ujemajo z literaturo. Vse izračunane sile in navori sovpadajo s prejšnjimi simulacijskimi študijami. Predlagani sistem je poleg kinematičnih parametrov segmentov zmožen posredno podati vrednosti sil in navorov v sklepih smučarskega skakalca ter reakcijsko silo tal med zaletno in vzletno fazo skoka, primerljivo z vgrajeno pritiskovno ploščo v skakalnico. Izračunamo lahko kinematične in dinamične parametre na katerikoli skakalnici ne glede na vremenske pogoje. Ocenjevanje smučarskih skokov opisujemo v Poglavju 6. Iz predstavljenih norm ocenjevanja sloga in izvedbe gibov ter analize smernic sodnikov za določitev velikosti odbitka za posamezno ocenjevalno fazo skoka smo izdelali matematični model ocenjevanja skoka. Posamezno ocenjevalno fazo skoka opišemo z različnimi parametri, ki skupaj tvorijo odbitek in s tem končno sodniško oceno. Na koncu poglavja so predstavljeni rezultati našega poskusa avtomatskega ocenjevanja smučarskih skokov. Zadnji izmed ciljev disertacije je analiza biomehaničnih parametrov iz celotnega skoka in doseženega rezultata z uporabo nosljivega merilnega sistema večih skakalcev. Rezultati so opisani v Poglavju 7. Analiza je izvedena za vsak parameter posebej z namenom povezovanja z dolžino skoka, slogovno oceno skoka in skupno oceno.20172017-11-29 11:35:02Doktorsko delo/naloga98386VisID: 40881COBISS_ID: 11917652sl