آنالیز گشتاورهای وارده بر مفاصل اندام تحتانی حین حرکت رکاب زدن در دوچرخه سواری

در این مقاله، به مدلسازی حرکت رکاب زدن در دوچرخه سواری به منظور پیدا کردن درک مناسب از میزان و چگونگی تغییر نیروهای وارده بر مفاصل مختلف پا پرداخته شده است. اهداف این کار عبارتند از: (1) ایجاد یک مدل دینامیک معکوس برای شبیه سازی حرکت رکاب زدن دوچرخه سواری در یک سیکل حرکت با دو سرعت زاویه ای مختلف. (2) استفاده از مدل برای اندازه گیری سهم هر بخش از پا در تحمل گشتاورهای وارده. (3) بررسی رابطه میزان نیروی پدال بر مقدار گشتاور مفاصل. برای این منظور از دینامیک معکوس به روش لاگرانژ استفاده شده که داده های مربوط به سینمانیک حرکت با انجام آزمایش بر روی افراد مختلف بدست آمده است.برای انجام این کار از سه نفر شرکت کننده در حین رکاب زدن یک دستگاه دوچرخهثابت استاندارد در دو سرعت زاویه ایثابت25rpm  و 1 50 rpm فیلمبرداری شد، درحالیکه در هر لحظه نیرویی که از پدال به آن ها وارد می شد از طریق دو سنسور فشارسنج2 اندازه گیری شده و به کامپیوتر برای انجام مراحل بعد مخابره میشد. در مرحله بعد فیلم ها وارد نرم افزارترکر3 شده، اطلاعات مربوط به سینماتیک معکوس حرکت در اختیار قرار گرفت؛ که از این اطلاعات به عنوان ورودیها ی معادلات لاگرانژ استفاده شده و درنهایت مقادیر گشتاور های وارده بر لگن، زانو و مچ بدست آمدند.نتایج بدست آمده حاکی از آن هستند که (1) با دو برابر شدن سرعت رکابزنی، مقادیر گشتاور وارده بر مفاصل افزایش چشم گیری داشته اند. (2) عمده ی مقدار گشتاور های اعمالی به مفاصل، ناشی از وزن خود پا می باشد و سختی مکانیکی دستگاه تاثیر چندانی بر آن ندارد. (3) مقادیر گشتاورهای وارده بر لگن با اختلاف قابل توجهی از زانو و مچ بیشتر میباشد.