Dodig Miroslav
Dodig Miroslav
Dodig Miroslav
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Dodig</strong>, M., KINEZIOMETAR - instrumentarij i primjena, Zbornik radova III<br />
Kongresa pedagoga fizičke kulture, Novi Sad, 1987, 267 - 273.<br />
KINEZIOMETAR – INSTRUMENTARI I PRIMJENA<br />
Dr. sc. <strong>Miroslav</strong> <strong>Dodig</strong>, Sveučilište u Rijeci, Pomorski fakultet u Rijeci<br />
PROBLEM<br />
U primjenjenim kineziološkim istraživanjima, a tako i istraživanjima u ostalim<br />
antropološkim znanostima, mjerenje predstavlja osobiti problem. Za izučavanje pokreta<br />
tijela ili dijelova tijela na nivou elementarnih informacija ili elementarnih procesa<br />
usmjerenih u pravcu eksplorativno ili konfirmativno orijentiranih analiza, mjerenje<br />
predstavlja osnovni problem.<br />
Da bi se utvrdile kvantitativne veličine gibanja tijela ili njegovih pojedinih dijelova,<br />
neophodno je prije svega utvrditi veličine koje su u njima figuriraju. Realna sadržina tih<br />
veličina utvrđuje se na osnovu analiza odgovarajućih pojava, a njihovo kvantitativno<br />
određivanje postiže se pomoću operacije mjerenja.<br />
Mjerenje se sastoji u označavanju veličina, koje se tretiraju kao argumenti, pomoću<br />
određenih brojeva koji se tretiraju kao funkcije, po pravilu koje osiguravaju aktivnost<br />
tih funkcija. Svaki način mjerenja ima određeni predmet mjerenja i uvjete<br />
primjenljivosti. U zavisnosti od karaktera veličina koje se mjere, ove operacije mogu se<br />
realizirati direktno i indirektno. Poteškoće na koje se nailazi u mjerenju jesu da su<br />
čestoformulirani problemi indeterminirani, obzirom da uvijek, skoro uvijek, broj<br />
nepoznatih varijabli prelazi broj mogućih sličnosti.<br />
Poslijednih nekoliko decenijaomogućena je široka primjena različitih instrumenata i<br />
naprava za mjerenje i prikupljanje određenih informacija o kinetičkim svojstvima<br />
gibanja tijela ili dijelova tijela. To su uglavnom različite vrste mjernih instrumenata koji<br />
omogućavaju dobivanje relevantnih informacija o gibanjima pojedinih dijelova dijelova<br />
tijela ili vidu elementarnih kinetičkih svojstava.<br />
Obzirom ns dosadašnja rješenja instrumentarija za mjerenje osnovnih kinetičkih<br />
elemenata i postavljeni problem predložen je instrumentarij za mjerenje kinetičkih<br />
svojstava što je i predstavljano osnovni cilj i zadatak ovoga rada.<br />
METODE<br />
Pored indirektnih mjerenja u kineziologiji sve više su prisutna direktna mjerenja koja<br />
omogućavaju dobivanje analognih vrijednosti gibanja, to su uglavnom različite vrste<br />
mjernih instrumenata koji koriste elektroničku i računarsku tehnologiju.
U cilju daljnjeg unapređenja i usavršavanja metode mjerenja osnovnih kinetičkih<br />
elemenata i kinetičkih struktura, pristupilo se konstrukciji mjernog sistema kao odgovor<br />
na zahtjeve iz prakse. Koristeći elektroničku i računarsku tehnologiju, izrađen je i<br />
predložen KINEZIOMETAR – instrumentarij i primjena. Instrumentarij mjernog<br />
sistema sastoji se od dvije funkcionalne cjeline: Sistem za prijem i prijenos informacija<br />
pojedinih gibanja i sistema za transformaciju, kondenzaciju, obradu i registraciju<br />
informacija (Crtež 1).<br />
Crtež 1.<br />
Shematski prikaz instrumentarija mjernog sistema<br />
Sistem za prijem i prijenos informacija predstavlja „KINEZIOMETAR“ koji je<br />
sastavljen od tijela i dvije poluge. Na tijelu kineziometra nalazi se kućište u kojem je<br />
smješten senzor za prijem i prijenos parametara gibanja (senzor – linearni rotacijski<br />
potenciometar) a predstavlja mjesto rotiranja. Na kućištu kineziometra pričvršćene su<br />
dvije poluge (klizne – fleksibilne šipke) od kojih je jedna fiksirana na kućište a druga za<br />
rotirajući dio rotacijskog potenciometra. Kineziometar preko poluga a pomoću<br />
linearnog rotacijskog potenciometra izravno vrši prijem i prijenos položaja nekog<br />
pokretnog dijela tijela ili cijelog tijela. Kako se pokretni se pokretni dio tijela okreće<br />
oko neke osi (podlaktica – nadlaktica, potkoljenica – natkoljenica) otpor promjenljivog<br />
otpornika povezanog s tim pokretnim dijelovima kineziometra bit će proporcionalan<br />
kutu zaokreta tog pokretnog dijela.<br />
Određivanje položaja pokretnog dijela u odnosu na nepokretni dio moguće je izvesti<br />
računski. Ako je hod promjenljivog otpornika spregnut s pokretnim dijelom tijela, npr.<br />
250 stupnjeva i njegov najveći otpor 1000 oma, tada se za svaki stupanj okretanja otpor
promjeni za 1000/250 = 4 oma ili za promjenu otpora od 1 oma mora se klizač<br />
zaokrenuti za 250/1000 = 0.25 stupnjeva. Ako je otpor na priključcima otpornika 400<br />
oma, tada je okrenuti dio zaokreta za 400x0.25 = 100 od početnog (ili nultog položaja).<br />
U našem slučaju otpor promjenljivog otpornika iznosio je 250.000 oma, tako da je<br />
računar očitavao vrijednosti u skokovima od po 250.000/256 = 977 oma, što<br />
omogućava registriranje i relativno malih pomaka (cca 200 milimetara i cca 120<br />
stupnjeva), pa se teoretski mogu postići pogreške i odstupanja manja od milimetra ili<br />
manja od pola stupnja. Kako je za pokretanje dijelova osigurano 120 stupnjeva,<br />
teorijska točnost 120/256 = 0.468 stupnjeva. Ova točnost je samo teorijska mogućnost,<br />
jer je teško izvesti gibanje sa svim komponentama da ne odstupaju od deklariranih<br />
vrijednosti.<br />
Sistem za prijem i prijenos informacija gibanja predstavlja složen proces prikupljanja<br />
informacija (može se realizirati različitim senzorima, s obzirom da je djelovanje<br />
veličine senzora osnov za pretvaranje nekog fizikalnog efekta u napon ili otpor, koji se<br />
nakon toga pomoću analogno-digitalnog konvertera (ADC) pretvaraju u binarne<br />
podatke.<br />
Upotrebljeni rotacijski linearni potenciometar (250.000 oma) za mjerenje osnovnih<br />
kinetičkih elemenata omogućio je predavanje analognih veličina pomicanja dijelova<br />
tijela ili cijelog tijela oko različitih osi u različitim ravninama. Različiti otpor što dolazi<br />
iz njega srazmjeran je položaju pojedinog dijela tijela ili cijelog tijela. Zadaća A/D<br />
konvertera jest da analogne vrijednosti pretvori u takve električne vrijednosti kakve<br />
računar može pročitati. Analogno-digitalni pretvornici su obično 8-bitni, tako da<br />
računalo može mjeriti s točnošću od najviše 2 -8 , tj. 256 djelova osnovne vrijednosti.<br />
Sistem za transformaciju, kondenzaciju, obradu i registraciju informacija predstavlja<br />
računalo (računalo sa odgovarajućom periferijom). Koristeći otpor kao izvor<br />
informacija možemo izvršiti mjerenje bilo kojeg kinetičkog svojstva preko rotacijskog<br />
linearnog potenciometra koji izmjeri gibanje i prenese analogni električni signal. Na taj<br />
način svako gibanje dijelova tijela ili cijelog tijela sastoji se od sinusnih valova različite<br />
veličine i frekvencije.<br />
U računaru električni sklop koji predstavlja analogno-digitalni konverter pretvori<br />
električni signal u digitalne impulse i preda računaru. Dobiveni podaci u digitalnom<br />
obliku omogućavaju transformaciju, kondenzaciju, numeričko-statističke i/ili grafičke<br />
obrade podataka (u tu je svrhu razvijena i programska podrška uz primjenu<br />
programskog jezika SIMON / S BASIC).<br />
REZULTATI<br />
Uz primjenu kineziometra sa rotacijskim linearnim potenciometrom koji mjeri<br />
promjenljivi otpor u proticanju gibanja, računar prima ulazne (input) analogne<br />
informacije i prevodi ih u izlazne (autput) digitalne informacije. Suštinska razlika<br />
između digitalne i analogne informacije sastoji se u tome što u digitalnoj obradi jedan
jedini element predstavlja simbol u deskriptivnom jeziku, što znači, nosi određeni bit,<br />
informaciju, dok analogne informacije predstavljaju kontinuirane fizičke veličine.<br />
Primjenom kineziometra mogu se dobiti značajne informacije o osnovnim kinetičkim<br />
elementima i o kinetičkoj strukturi gibanja. Kinetički doprinos pojedinih dijelova tijela<br />
u proticanju gibanja i njihove reakcije u sklopu proticanja različitih gibanja (Slika 1)<br />
Slika 1.<br />
Prikaz primjene kineziometra: A – veslanje, B – košarka, C - odbojka<br />
Kao prvobitna svojstva gibanja javljaju se elementi koje interpretiramo kao specifične<br />
odnose između diskretne grupe točaka ili izđu date grupe i sve količine točaka.<br />
Vremenska gustina impulsa u jednoj liniji i impulsni vremenski nizovi između različitih<br />
linija u nekom snopu dobiveni primjenjenom metodom omogućavaju analizu različitih<br />
osnovnih kinetičkih elemenata u različitim kinetičkim strukturama (Tablica 1,2,3).
VESLANJE<br />
REZULTATI U ZAVESLAJU, GRAFIČKI PRIKAZ REZULTATA U<br />
ZAVESLAJU I PARAMETRI U ZAVESLAJU<br />
Tablica 1.<br />
REZULTATI U ZAVESLAJU<br />
VREMENSKI LIJEVA LIJEVA DESNA DESNA<br />
INTERVAL NOGA RUKA NOGA RUKA<br />
.000 161 165 161 166<br />
.064 162 166 161 167<br />
.128 152 168 154 168<br />
.192 125 140 123 139<br />
.256 96 91 95 90<br />
.320 94 82 95 82<br />
.384 94 102 95 104<br />
.448 116 135 117 137<br />
.512 145 150 146 150<br />
.576 154 155 156 155<br />
GRAFIČKI PRIKAZ REZULTATA U ZAVESLAJU
PARAMETRI U ZAVESLAJU<br />
PARAMETRI<br />
LIJEVA LIJEVA DESNA DESNA<br />
U GIBANJU NOGA RUKA NOGA RUKA<br />
MAKSIMALNA VRIJEDNOST 162.00 168.00 161.00 168.00<br />
MINIMALNA VRIJEDNOST 94.00 82.00 95.00 82.00<br />
TRAJANJE GIBANJA .58 .58 .58 .58<br />
AMPLITUDA U GIBANJU 68.00 86.00 66.00 86.00<br />
BRZINA U GIBANJU 118.06 149.31 114.58 149.31<br />
VREMENSKI INTERVAL .25 .25 .25 .25<br />
PROS. PRIRAST VREMENA .06 .06 .06 .06<br />
PROS. VR. PO JED. PRIRASTA .03 .03 .03 .03<br />
PROS. PR. VR. U JED. GIBANJA .11 .14 .11 .14<br />
ARITMETIČKA SREDINA 129.90 135.40 130.10 135.88<br />
VARIJACIJA 804.32 1048.04 803.43 1056.40<br />
STANDARDNA DEVIJACIJA 28.36 32.37 28.35 32.50<br />
KOŠARKA<br />
REZULTATI U SKOK ŠUTU, GRAFIČKI PRIKAZ REZULTATA U SKOK<br />
ŠUTU I PARAMETRI U SKOK ŠUTU<br />
Tablica 2.<br />
REZULTATI U SKOK ŠUTU<br />
VREMENSKI LIJEVA LIJEVA DESNA DESNA<br />
INTERVAL NOGA RUKA NOGA RUKA<br />
.000 45 89 50 137<br />
.064 46 77 49 139<br />
.128 63 61 73 141<br />
.192 97 64 119 138<br />
.256 49 138 56 121<br />
.320 67 141 84 100<br />
.384 54 144 61 111<br />
.448 48 144 53 106<br />
.512 47 143 51 107
GRAFIČKI PRIKAZ REZULTATA U SKOK ŠUTU<br />
PARAMETRI U SKOK ŠUTU<br />
PARAMETRI<br />
LIJEVA LIJEVA DESNA DESNA<br />
U GIBANJU NOGA RUKA NOGA RUKA<br />
MAKSIMALNA VRIJEDNOST 97.00 155.00 119.00 141.00<br />
MINIMALNA VRIJEDNOST 45.00 61.00 49.00 100.00<br />
TRAJANJE GIBANJA .51 .58 .51 .51<br />
AMPLITUDA U GIBANJU 52.00 94.00 70.00 41.00<br />
BRZINA U GIBANJU 101.56 163.19 136.72 80.08<br />
VREMENSKI INTERVAL .08 .25 .08 .17<br />
PROS. PRIRAST VREMENA .06 .06 .06 .06<br />
PROS. VR. PO JED. PRIRASTA .02 .02 .02 .02<br />
PROS. PR. VR. U JED. GIBANJA .08 .15 .11 .07<br />
ARITMETIČKA SREDINA 57.33 155.60 66.22 122.22<br />
VARIJACIJA 281.75 1433.82 530.69 277.19<br />
STANDARDNA DEVIJACIJA 16.78 37.87 23.04 16.65
ODBOJKA<br />
REZULTATI U SMEČ ŠUTU, GRAFIČKI PRIKAZ REZULTATA U SMEČ<br />
ŠUTU I PARAMETRI U SMEČ ŠUTU<br />
Tablica 3.<br />
REZULTATI U SMEČ ŠUTU<br />
VREMENSKI LIJEVA LIJEVA DESNA DESNA<br />
INTERVAL NOGA RUKA NOGA RUKA<br />
.000 85 148 49 155<br />
.064 85 147 49 143<br />
.128 86 147 51 144<br />
.192 85 147 58 144<br />
.256 87 145 49 142<br />
.320 62 150 47 145<br />
.384 43 143 96 148<br />
.448 84 134 65 56<br />
.512 87 84 43 114<br />
GRAFIČKI PRIKAZ REZULTATA U SMEČ ŠUTU
PARAMETRI U SMEČ ŠUTU<br />
PARAMETRI<br />
LIJEVA LIJEVA DESNA DESNA<br />
U GIBANJU NOGA RUKA NOGA RUKA<br />
MAKSIMALNA VRIJEDNOST 87.00 150.00 96.00 155.00<br />
MINIMALNA VRIJEDNOST 43.00 84.00 43.00 56.00<br />
TRAJANJE GIBANJA .51 .51 .51 .51<br />
AMPLITUDA U GIBANJU 44.00 66.00 53.00 99.00<br />
BRZINA U GIBANJU 85.94 128.91 103.52 193.36<br />
VREMENSKI INTERVAL .14 .13 .07 .18<br />
PROS. PRIRAST VREMENA .06 .06 .06 .06<br />
PROS. VR. PO JED. PRIRASTA .02 .02 .02 .02<br />
PROS. PR. VR. U JED. GIBANJA .07 .11 .08 .16<br />
ARITMETIČKA SREDINA 78.22 138.33 56.33 132.33<br />
VARIJACIJA 236.19 436.50 263.25 945.25<br />
STANDARDNA DEVIJACIJA 15.37 20.89 16.23 30.75<br />
Aplikacijom bazičnog programa na računaru omogućeno je dobivanje kvantitativnih<br />
vrijednosti kinetičkog izlaza iz sistema. Generalno, aplikativne mogućnosti<br />
kineziometra u mjerenju osnovnih kinetičkih elemenata i kinetičkih struktura su velike,<br />
praktički neograničene. Optimalna eksploatacija kineziometra zahtjeva zahtjeva<br />
njegovu aplikaciju u mjerenju kinetičkih svojstava, prikupljanju informacija, izradi<br />
analognih kinetičkih modela, izradi diskretnih simulacijskih modela, analiziranju<br />
biomehaničkih struktura, programiranju i praćenju kinetičkih svojstava, te randomske<br />
procese (osnovne parametre i vremensku, alternativnu i frekventnu domenu; funkcija<br />
autokorelacije, uzajamne korelacije, spektralne snage i uzajamne korelacijske funkcije<br />
gustoće snage) mjernih facilita.<br />
ZAKLJUČAK<br />
Koristeći elektroničku i računarsku tehnologiju, izrađen je i predložen<br />
KINEZIOMETAR – instrumentarij i primjena. Instrumentarij mjernog sistema<br />
osigurava dobivanje analognih i digitalnih vrijednosti osnovnih kinetičkih elemenata i<br />
različitih kinetičkih struktura.<br />
Prikupljanje određenih informacija omogućava korišćenje računala, uz primjenu<br />
programa u programskom jeziku SIMON / S BASIC, preko analogno-digitalnog<br />
konvertera očitava se stanje na kineziometru (senzor-rotacijski linearni potenciometar).<br />
Različita stanja kineziometra izražena otporom srazmjerna su položaju pojedinog dijela<br />
tijela ili cijelog tijela. Otpor se pretvara u brojčane vrijednosti koje se upisuju u<br />
memorijske stanice kompjutora, a procesor pomoću njih omogućava analizu različitih<br />
osnovnih kinetičkih elemenata i kinetičkih struktura.<br />
Optimalna eksploatacija instrumentarija mjernog sistema zahtijeva njegovu aplikaciju u<br />
mjerenju kinetičkih svojstava, prikupljanju informacija, analizi randomskih procesa<br />
(osnovne parametre, vremensku, alternativnu i frekventnu domenu; funkcija
autokorelacije, uzajamne korelacije, spektralne snage i uzajamne korelacije funkcije<br />
gustoće snage) mjernih facilita, izradi analognih kinetičkih modela, izradi diskretnih<br />
simulacijskih modela, analiziranju biomehaničkih struktura i programiranju i praćenju<br />
kinetičkih svojstava. Kineziometrijska metoda omogućava direktno dobivanje<br />
parametara kinetičke strukture ili kinetičkih jedinica. U praksi se primjenjuju<br />
različiti tipovi kineziometara (kineziometri, potenciometri, goniometri i dr.),<br />
čija primjena osigurava dobivanje sljedećih veličina: prostorne (amplituda u<br />
gibanju), vremenske (vrijeme i trajanje gibanja) i kutne veličine (kut gibanja).<br />
U novije vrijeme korištenjem elektroničkog računala i drugih digitalnih sustava<br />
navedene metode predstavljaju osnovne metode koje mogu koristiti hibridnu<br />
tehnologiju koja pruža neograničene mogućnosti analize u biomehanici.<br />
Dobivanje analogno–digitalnih vrijednosti za određene kinetičke strukture ili<br />
kinetičke jedinice (manje radne jedinice u kinetičkoj strukturi – ruke, noge,<br />
glava i dr.), uz primjenu adekvatnih matematičkih metoda, omogućava<br />
kvalitativne i kvantitativne analize kinetičkog sustava.<br />
LITERATURA<br />
1. Beauchamp,K.,Yuen,C.(1979): Digital methods for signal analysi George Allen and<br />
Unwin, Sydney.<br />
2. <strong>Dodig</strong>, M., Instruments for measurement of elementar motoric capacities of isolated<br />
muscular groups, International sports dialogue "North - South Sports Workshop",<br />
Dubrovnik, 1983.<br />
3. <strong>Dodig</strong>, M., Aplication of ergometrical methods in measurement of elementar motoric<br />
capacities of isolated muscular groups, International sports dialogue "North - South<br />
Sports Workshop", Dubrovnik, 1983.<br />
4. <strong>Dodig</strong>, M., Relacije između osnovnih elemenata gibanja i nekih elementarnih<br />
motoričkih gibanja realiziranih u ponavljajućim pokretima, Zbornik radova, Kongres<br />
pedagoga fizičke kulture Jugoslavije, Zagreb, 1984, 472 - 474.<br />
5. <strong>Dodig</strong>, M., Relacije između osnovnih elemenata gibanja i nekih elementarnih<br />
motoričkih gibanja realiziranih u pojedinačnom pokretu, Zbornik radova, Kongres<br />
pedagoga fizičke kulture Jugoslavije, Zagreb, 1984, 476 - 478.<br />
6. Hay,J.G.,Wilson,B.,Dapena,J.,Woodworth,G.(1977): A computational technique to<br />
determine the angular momentum of the human body,J.Biomechanics, 10:296-277.<br />
7. Jansen, R. K. (1976). Dynamometer for static and dynamic measurements of<br />
rotational movements. Research Quarterly, Washington, (1).<br />
8. See Parzen,E.(1964): An approach to empirical time series analysis. Of statistics,<br />
Stanford University, Stanford, California, Tech. Dept. N o 10
Change language