Žmogaus pusiausvyros modeliavimas ir tyrimas

Abstract

Baigiamajame darbe apžvelgti metodai ir prietaisai žmogaus pusiausvyros rodikliams nustatyti. Darbe pateiktos atlikto eksperimento eigos bei eksperimentinių duomenų apdorojimo metodikos. Sudarytas ir ištirtas žmogaus pusiausvyros modelis remiantis atvirkštinės švytuoklės principu su PID valdikliu bei eksperimentiniu būdu gautais slėgio centro bei optinės judesio registravimo sistemos užregistruotais žmogaus apatinės kūno dalies svyravimų duomenimis. Eksperimento duomenims apdoroti buvo naudojamas matematinis programinis paketas MATLAB. Tiriamųjų švytavimo kampams nustatyti buvo modeliuojama žmogaus pusiausvyra. Lyginant eksperimento metu apskaičiuotus parametrus nustatyta, kad atjungus regos analizatorių pusiausvyros stabilizavimo sistema nežymiai sutrinka – 13 % padidėja masės centro svyravimo amplitudės, mases centro trajektorijos plotas padidėja 12 %, greitėja masės centro svyravimo greitis. Nustatyti vidutiniai švytavimo kampai – 1,1º anterior-posterior bei 0,8º medial-lateral ašyse užsimerkus ir 0,62º anterior-posterior bei 0,51º medial-lateral ašyse atsimerkus.

Methods and devices for the determination of indicators of human postural balance have been described in the Final Work. The course of the experiment carried out and method of experimental data processing have been provided in the Work. Model of human postural balance based on the principle of an inverse pendulum with PID controller and fluctuation data of a lower part of the human body recorded by an motion capturing system and a pressure centre obtained experimentally have been made and analysed. Mathematic programming package, MATLAB, has been used for processing experimental data. Human postural balance has been modelled for the determination of swing angles of the experiment participants. By comparing the parameters calculated during the experiment, it has been determined that upon disconnection of an optic analyzer, some problems appear in the balance stabilization system: the amplitude of swing of the centre of mass increases by 15 %, the trajectory area of the centre of mass increases by 12 %, and the speed fluctuation of the centre of mass increases. The average swing angles have been determined: 1.1º - at the anterior-posterior and 0.8º - at the medial-lateral axis when eyes are closed; and 0.62º - at the anterior-posterior and 0.51º - at the medial-lateral axis when eyes are open.