Amplitude-time analysis of biomechanical patterns of human motions

Abstract

Biomechanical analysis of motions solves the tasks of efficiency estimation of movement realization, search of technique optimal variants and tactics of motion performance, definition of a degree and reasons of not matching real movement action to optimal one. Today, inertial measurement devices based on microelectromechanical sensors (MEMS) are becoming more and more popular for biomechanical analysis of human motions. The paper describes an algorithm for estimation of the biomechanical pattern of human motions based on amplitude-time analysis of inertial gyroscope signals. The presented algorithm allows to quantitatively estimate spatial, temporal and spatio-temporal parameters of motion, symmetry of left and right limbs motions and reproduction stability of the motion biomechanical pattern. The specific feature of the algorithm is its universality for the study of symmetrical and asymmetrical motions.

Analiza biomecanică a mișcărilor rezolvă sarcina de estimare a eficienței realizării mișcării, căutarea variantelor optime de tehnică și tactica performanței mișcării, definirea gradului și motivele pentru care nu se potrivesc acțiunile reale de mișcare cu cele optime. Astăzi, dispozitivele de măsurare inerțială bazate pe senzori microelectromecanici (MEMS) devin din ce în ce mai populare pentru analiza biomecanică a mișcărilor umane. Lucrarea descrie un algoritm pentru estimarea modelului biomecanic al mișcărilor umane bazat pe analiza amplitudinii în timp a semnalelor giroscopului inerțial. Algoritmul prezentat permite estimarea cantitativă a parametrilor spațiali, temporali și spațio-temporali ai mișcării, simetria mișcărilor membrelor stânga/dreapta și stabilitatea reproducerii modelului biomecanic de mișcare. Caracteristica specifică a algoritmului este universalitatea acestuia pentru studiul mișcărilor simetrice și asimetrice.