Biomechanika wyklady0013

Para biokineroatyczna - to dwie kości (człony) połączone w sposób ruchomy. Gdy ruch względny członów jest mniejszy niż 5° lub 1 -3 mm wówczas połączenie takie traktuje się jako luzy, a nie parę kinematyczną.

2. Ruchliwością pary biokinematycznej nazywamy liczbę stopni swobody członu ruchomego pary względem członu unieruchomionego w celu pomiaru ruchliwości.

Co to są stopnie swobody ciała? Przypomnijmy, że ruchy ciał dzielimy na postępowe, obrotowe i złożone (postępowo-obrotowe). Ruch postępowy określa wektor prędkości, który możemy rozłożyć na trzy prostopadle składowe wzdłuż osi kartezjań-skiego układu współrzędnych*, y, z. To, że wektor prędkości jest sumą tych składowych można wyrazić stwierdzeniem, że ciało wykonuje w tym samym czasie trzy niezależne od siebie ruchy postępowe z prędkościami określonymi trzema składowymi wektora prędkości. Żaden z tych ruchów nie da się przedstawić jako kombinacja pozostałych. Każdy z takich możliwych niezależnych ruchów - to stopień swobody ciała.

Ruch obrotowy charakteryzowany jest wektorem prędkości kątowej (skierowanym wzdłuż osi obrotu) także dającym się przedstawić jako suma trzech składowych wzdłuż osi x, y, z. Ruch obrotowy, jeśli jest możliwy bez ograniczeń, wiąże się z trzema stopniami swobody ciała.

Zatem ruchliwmść ciała swobodnego wynosi 6 stopni swobody. Kula mogąca się toczyć po płaszczyźnie ma już ruchliwość 5 stopni swobody, Jeden stopień swobody został zablokowany warunkiem kontaktu kuli z płaszczyzną. W parach biokinem-tycznych, kiedyjeden z członów pary jest unieruchomiony, drugi człon nie może na ogół wykonywać ruchu postępowego, gdyż musiał by się oddalić od członu pierwszego. Ruchliwość par biokinematycznych może więc wynosić co najwyżej 3 stopnie swobody.

Klasa pary biokinematycznej - to różnica między maksymalną liczbą stopni sowbody członu pary tj. 6 a rzeczywistą liczbą stopni swobody tego członu. Jest to więc.liczba stopni swobody zablokowanych w wyniku związania się członów pary lub inaczej liczba nałożonych więzów.

Pary o różnych klasach oznacza się następującymi symbolami graficznymi:

O    4<^fiL5HOf

pary klasy HI - są połączeniami o 3. stopniach swobody tak, jak stawy kuliste i panewkowe (np. staw ramienny),

j pary klasy' IV - są połączeniami o dwóch stopniach swobody tak, jak stawy e!iptyczno-klvkciowe (np. staw promieniowo-nadgarstkowy) i siodełkowate T

¹ (np. śródręczno-falangowy I),

"•rr*- pary klasy tf - są połączeniami o jednym stopniu swobody tak, jak stawy I -7r~~

zawiasowe,’ śrubowe i obrotowe (np. staw międzypaliczkowy).

Niektóre typy stawów przedstawia rys. 3.

Rys.3. Stawy od lewej: kulisty, obrotowy, siodełkowy, dwa stawy zawiasowe.

4. Łańcuch biokinematyczny - to spójny zestaw członów połączonych w par.' bioki-nematyczne. Łańcuch może być otwarty, gdy ostatnie ogniwo łańcucha jest wolne. W łańcuchu zamkniętym brakuje członu o wolnej końcówce, łańcuch taki ma ostatnie ogniwo ustalone, np. połączenie żeber z mostkiem i kręgosłupem.

5. Ruchliwością łańcucha biokineroatycznego Wnazywamy liczbę stopni swobody członów ruchomych względem podstawy łańcucha, którą umownie traktuje się jako nieruchomą.

(9)

gdzie n oznacza liczbę członów ruchomych łańcucha nie licząc podstawy. P, - to liczba par biokinematycznych łańcucha i-tej klasy.

5