Bewegungsanalyse und Kinetik f r Diplomsportwissenschaftler SS 2002 Prof. Dr. R. Blickhan

2. Ziel Einf�hrung in die Nutzung von Messger�ten Datenerfassung, Bearbeitung und Reduktion Inverse Dynamik Vergleich mit einfacher Vorw�rtsdynamik

3. Zeitplan

4. Ablauf

5. Setup Labor Biomechanik 2 Kameras (links, rechts, Camsys, evtl. Qualisys) Kraftplattform (klein) (evtl. EMG)

6. Gruppen Hohes H�pfen am Ort mit St�rung im Boden, bei niederer und h�herer Frequenz Reaktionskr�fte Bewegung Daten a Bewegung Daten b Steifigkeitsbestimmung Aus Kraftdaten Modell 3. Inverse Dynamik Programm

7. Gruppen 2002

8. Versuchsablauf KRAFTMESSUNG Machen Sie sich mit der Kraftplattform vertraut. Legen Sie (warum vorsichtig?!!) ein Gewicht auf die Plattform und beobachten Sie das Ergebnis. Wie vergleicht sich die abgelesene Position mit der beobachteten? Pr�fen Sie die Definition des Koordinatensystems. Wohin zeigt x,y,z Stellen Sie zusammen, welche Darstellungsm�glichkeiten es gibt. Protokollieren Sie und begr�nden Sie alle Einstellungen. Schauen Sie sich das Format der ausgegebenen Daten an. Pr�fen Sie, wie Sie die Daten speichern und in MATLAB einlesen k�nnen.

9. Versuchsablauf Wie wird die Synchronisation von Plattform und Kamera gew�hrleistet? Pr�fen Sie die Synchronisation durch ein einfaches Experiment.

10. Versuchsablauf Wir f�hren lediglich eine Ebene Analyse durch. Stellen Sie die Kameras so auf, dass dort wo es notwendig ist, die linke und rechte Ansicht gleichzeitig im Blickfeld haben. Machen Sie sich der Bedienung der Kameras vertraut. Achten Sie darauf, dass das Objekt gut ausgeleuchtet ist. Bringen Sie an der Person an den interessierenden Punkten Marker an. F�hren Sie Testaufnahmen durch und betrachten sich die abgespeicherten Bilder. Notieren Sie sich alle Einstellungen, auch die der Objektive. Schreiben Sie sich die Ger�te auf. Fertigen Sie eine Skizze mit dem Versuchsaufbau an.

11. Versuchsablauf Winanalyse dient zur Ermittlung der Koordinaten (und Winkel). Nur ein Rechner mit �Dongel� kann die teure Software nutzen. Machen Sie sich mit WINANALYSE vertraut. Lesen Sie das Datenfile in Winanalyse ein. Die kursiv geschriebenen Befehle entstammen einer �lteren Version von Winanalyse und k�nnen sich ver�ndert haben. Winanalyse Informieren Sie sich �ber die Bedeutung der Symbole im Toolbar. File/Load Image Sequenz Informieren Sie sich �ber die Kommandos im Image Sequenz Fenster Versuchen Sie die Qualit�t des Bildes zu verbessern. (Image Sequences/Filter, oder Gamma Correction). Beschreiben Sie die �nderungen. Welche Filter stehen zur Verf�gung und was bewirken sie? Wie k�nnte man solche Filter realisieren?

13. Versuchsablauf Definieren Sie ihre Digitalisierungspunkte und tracken Sie das oder die Objekte. Objects/New Object Sequence; drag and drop Objekt zu einer bestimmten Position (Winanalyse nummeriert die Objekte in der Reihenfolge der Eingabe durch). Bei 3D-Aufnahmen kann jetzt die Information der einen Kamera zur Positionierung in der zweiten genutzt werden (smart object position). Show Dialogs; In der Objects Dialog Box k�nnen jetzt Einstellungen f�r das Objekt, den Bereich in welchem WINanalyse im n�chsten Bild sucht und den Verfolgungs-algorithmus vorgenommen werden. Wichtig: im Objects Menu gibt es Befehle zur L�schung und zur Korrektur bereits definierter Objects. Entsprechende Dialog Boxes gibt es f�r Templates und Connection Angles. Sie k�nnen jetzt tracken. Probieren Sie es aus!

14. Versuchsablauf Schauen Sie sich die Zeitreihen x(t), y(t), r(t) und ihre Ableitungen an. Exportieren Sie die Rohdaten in ein Textfile. Lesen Sie dieses wieder aus. Versuchen Sie dieses File Matlab kompatibel zu gestalten. Relevante Kommandos (WINanalyse Manual 1.4 S59 bis S67): Analyse/New/Sequences Anlayse/New/Connections (Analyse/New/Connections/Stick Figure) brauchen wir sp�ter Export Analysis Data...... Analyse/Display Enable Reticules or Disable Reticules Enable or Disable Frame Numbers

15. Versuchsablauf Messe das Gewicht der Versuchsperson durch ruhiges Stehen auf der Plattform. Berechne die Verschiebung des Schwerpunktes durch zweimalige Integration der vertikalen Komponente Reaktionskraft. Stellen Sie Kraft und Verschiebung in Abh�ngigkeit von der Zeit als Graphen dar. Stellen Sie die Kraft in Abh�ngigkeit w�hrend der Verschiebung w�hrend des Bodenkontaktes dar. Bestimmen Sie die Steifigkeit des Beines.

16. Ablauf Vergleiche die Steifigkeit in unterschiedlichen Situationen. Welche Abh�ngigkeiten w�rden Sie auf der Grundlage des Masse-Feder-Modells erwarten? Integrieren Sie hierzu die entsprechenden Differentialgleichungen und �ndern Sie die Anfangsbedingung und die Systemeigenschaften. Wie m�ssten die L�sungen aussehen?

17. Ablauf �berlegen Sie, welche Daten Sie f�r eine inverse Dynamik ben�tigen. Stellen Sie die notwendigen anthropometrischen Daten f�r eben diese Versuchsperson zusammen. Notieren Sie sich die Gleichungen noch einmal. Versuchen Sie eine Matrixformulierung. L�sen Sie die Gelichung nach den unbekannten Gelenkkr�ften auf. Schreiben Sie einen Algorithmus in MATLAB, zur Berechnung der Kr�fte und Momente w�hrend der Kontaktphase. Zeichnen Sie Moment(Zeit) und Moment(Winkel)-Diagramme f�r die Kontaktphase.

69. D. Mehrk�rpersysteme Der folgende Abschnitt zur Information.