Способ определения положения общего центра масс тела человека и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 2894, В. С. Гетманец ап 1 сз о рог 1 8, р. 121 - 122 СССР197. е В 1 огпегасу, 19тельствВ 5/10 РЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕЦЕНТРА МАСС ТЕЛАСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО(54) СПОСОБ ОПНИЯ ОБЩЕГОЧЕЛОВЕКА И УОСУЩЕСТВЛЕНИ(57) Изобретениеделения координатела человека и иобследования и пления центра маперемещения теласобу измеряют им предназначено для т общего центра озволяет сократить овысить точность оп сс в процессе угл человека. Согласно пульс силы Р и угл масс ремя редеового спо- овую ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВ скорость ь при повороте на заданный угол, а положение 1 общего центра масс т определяют по формуле 1=. Устройство содержит тензоплатформу 1, угломер 4, пегп о)реключатель 5, устройства 6 - 9 выборки- хранения, ключи 10, 1 и 12, интеграторы 13 и 14 компараторы 15 и 16, перемножители-делители 17 и8, источники 19 и 22 напряжения, сумматор 20, триггер 21, дифференциатор 23, усилитель 24, регистратор 25. Испытуемого помещают на стол, отклоняют его на заданный угол и отпускают без начальной скорости. Вращение происходит под действием сил тяжести. Устройство б выборки-хранения запоминает сигнал, соответствующий статическому весу, а сигналы, соответствующие импульсам статического веса и динамической реакции опоры, - устройства 7 и 8, В устройство 9 подается сигнал об угловой скорости. По этим сигналам в аналоговом перемножителе-делителе С 17 производится вычисление положения общего центра масс тела человека. 2 с.п.ф-лы, ф 3 ил.9 авЬ1Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для определения координат общего центра масстела человека,Цель изобретения - сокращение времени обследования и повышение точности5определения центра масс в процессе углового перемещения тела человека.На фиг. 1 изображена типичная зависимость силы от времени при перемещении тела человека на заданный угол; 10на фиг. 2 - схема устройства для осуществления способа определения положения общего центра масс тела человека; на фиг. 3 -блок-схема устройства для определенияположения общего центра масс тела человека.15Предполагают, что тело спортсмена отклонено на угол ро от положения равновесия и зафиксировано, Если теперь ему датьвозможность перемещения под действием собственного веса, скорость линейного движения общего центра масс, с одной стороны,определяется угловой скоростью вращения ат,а с другой стороны - изменением импульсатела Р, которое соответствует разности импульса статического веса, соответствующегоплощади прямоугольника АВСЕ, и импульса 25динамической реакции опоры, которая соответствует плошади фигуры АВРЕ.Таким образом имеется уравнениеР= гп 1 Д,ю,ЗО где 1 - расстояние от общего центра массдо оси вращения;гп в мас тела спортсмена;,/ь - изменение угловой скорости вращения тела.Из полученного уравнения легко определяется величинаР= гп Лспо Таким образом, способ состоит в том, 4 О что измеряют импульс силы и угловую скорость вращения тела при повороте на заданный угол, а положение общего центра масс тела человека определяют по формулеРгпсогде Р - импульс силы;гп масса тела;в - угловая скорость.Расстояние 1 от оси вращения до общего центра масс определяется импульсом силы Р, соответствующим плЬщади, заключенной между отрезком прямой ВС и участком кривой ВЭ, а также достигнутой в результате перемещения тела на угол Л.г угловой скоростью вращения ю. Для вычисления искомого импульса Р из площади прямоугольника АВСЕ, соответствующей импульсу статического веса, вычитается площадь фигуры АВРЕ, соответствующая импульсу динамической реакции опоры.Способ реализуется с помощью устройства для определения положения общего центра масс тела человека,Устройство содержит тензоплатформу 1, призму 2 с широким основанием, стол 3, угломер 4, выполненный в виде электрогониометра, переключатель 5, четыре устройства выборки-хранения 6 - 9, три аналоговых ключа 10 - 12, два интегратора 13 и 14, два компаратора 15 и 16, два аналоговых перемножителя-делителя 17 и 18, регулируемый источник 19 напряжения, алгебраический сумматор 20, триггер 21, регулируемый источник 22 опорного напряжения, дифференциатор 23, усилитель 24, регистратор 25.Способ осуществляется следующим образом.Испытуемого устанавливают на столе 3 над гранью призмы 2, затем отклоняют стол 3 на заданный угол ро, фиксирцот и включают переключатель 5. После этого стол 3 с испытуемым отпускают без начальной скорости, и вращение продолжается под действием силы тяжести. В момент начала движения стола 3 в тензоплатформе 1 возникает сигнал, который поступает на усилитель 24, с выхода которого он передается на информационный вход первого блока 6 выборки-хранения и первого аналогового ключа О, а также на первый вход первого компаратора 15. В момент включения переключателя 5 сигнал, соответствующий статическому весу тела испытуемого, запоминается первым устройством 6 выборки-хранения, с выхода которого поступает на информационный вход второго аналогового ключа 11, а также на второй вход первого компаратора 15. В результате этого происходит срабатывание первого компаратора 15, сигнал с выхода которого поступает на счетный вход триггера 21 и устанавливает его в состояние . С выхода триггера 1 сигнал поступает на входы управления первого, второго и третьего аналоговых ключей 10, 11, 12 и второго третьего и четвертого блоков 7, 8, 9 выборки-хранения. В результате этого аналоговые ключи 10 - 12 открываются и происходит интегрирование сигналов первым интегратором 13, где вычисляется импульс статического веса тела, и вторым интегратором 14, где вычисляется импульс динамической реакции опоры. Сигналы, соответствующие импульсам статического веса и динамической реакции опоры с интеграторов 13 и 14 поступают соответственно на,информационные входы второго и третьего блоков 7 и 8 выборки-хранения. Одновременно с началом движения стола 3 сигнал с угломера 4, соответствующий углу поворота, поступает на информационный вход третьего аналогового ключа 12 и на первый вход второго компаратора 16, 12894543на второй вход которого подается сигнал с регулируемого источника 22 опорного напряжения, соответствующий заданному углу поворота . Поскольку третий аналоговый ключ 12 открывается в момент начала движения, сигнал с угломера 4 поступает через аналоговый ключ 12 и дифференциатор 23, в котором вычисляется угловая скорость ь, на вход четвертого блока 9 выборки-хранения. По достижении заданного угла отклонения происходит срабатывание второго компаратора 16, сигнал с которого поступает на установочный вход триггера 21, в результате чего триггер устанавливается в положение О, вследствие чего происходит запоминание результатов интегрирования вторым и третьим блоками 7 и 8 выборки- хранения за промежуток времени, соответствующий повороту тела испытуемого на заданный угол поворота Дг.Далее сигнал с выхода четвертого блока 9 выборки-хранения поступает на первый вход второго аналогового перемножителя-делителя 18, на второй вход которого поступает сигнал с регулируемого источника 19 напряжения, соответствующий массе т тела испытуемого. В результате на выходе второго аналогового перемножителя-делителя 18 возникает сигнал, соответствующий произведению массы тела на угловую скорость. Сигналы с выходов второго и третьего блоков 7 и 8 выборки-хранения поступают соответственно "на первый и второй входы алгебраического сумматора 20, где происходит вычисление разности импульсов статического веса и динамической реакции опоры, Далее полученный сигнал, соответствующий импульсу силы Р, поступает на первый вход первого аналогового перемножителя-делителя 17, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго аналогового перемножителяделителя 18, В результате первый аналоговый перемножитель-делитель 17 проводит вычисление положения общего центра масс тела человека 1, результат которого выводится на цифровой индикатор 25. 1. Способ определения положения общего центра масс тела человека, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обследования, одновременно измеряют импульс силы и угловую скорость вращения тела человека при повороте на заданный угол, положение общего центра масс определяют по формуле где Р - импульс силы; т - масса тела человека; ь в углов скорость. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2. Устройство для определения положения общего центра масс тела человека, содержащее тензоплатформу, угломер, усилитель и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения центра масс в процессе углового перемещения тела человека, оно дополнительно снабжено столом, призмой, первым, вторым, третьим и четвертым блоками выборки-хранения, первым, вторым и третьим аналоговыми ключами, первым и вторым интеграторами, первым и вторым компараторами, первым и вторым аналоговыми перемножителями-делителями, переключателем, регулируемым источником напряжения, алгебраическим сумматором, триггером, регулируемым источником опорного напряжения и дифференциатором, угломер выполнен в виде электрогониометра, регистратор выполнен в виде цифрового индикатора, причем тензоплатформа через усилитель соединена с первым входом первого блока выборки-хранения, с первым входом первого компаратора и с первым входом первого аналогового ключа, общая шина через переключатель подключена к второму входу первого блока выборки-хранения, выход которого соединен с первым входом второго аналогового ключа и с вторым входом первого компаратора, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, электрогониометр подключен к первому входу второго компаратора и в первому входу третьего аналогового ключа, регулируемый источник опорного напряжения соединен с вторым входом второго компаратора, выход триггера подключен к вторым входам первого, второго и третьего аналоговых ключей и к первым входам второго, третьего и четвертого блоков выборки-хранения, выход второго аналогового ключа через первый интегратор соединен с вторым входом второго блока выборки- хранения, выход которого подключен к первому входу алгебраического сумматора, выход первого аналогового ключа через второй интегратор соединен с вторым входом третьего блока выборки-хранения, выход которого подключен к второму входу алгебраического сумматора, выход которого соединен с первым входом первого аналогового перемножителя-делителя, выход которого подключен к цифровому индикатору, выход третьего аналогового ключа через дифферен циатор соединен с вторым входом четвертого блока выборки-хранения, выход которого подключен к первому входу второго аналогового перемножителя-делителя, второй вход которого соединен с регулируемым источником напряжения, а выход - с вторым входом первого аналогового перем ножителя-делителя.. Проектная, 4 Составитель МТехред И. ВерТираж 616енного комитета СССРМосква, Ж - 35, Раулиграфическое предпрн Редактор С. ЛисинаЗаказ 7836/4ВНИИПИ Государств3035Производственно-по. Пластинин с КоррекПодпис о делам изобрете ская наб., д. 4 ие, г. Ужгород, у ор Л. Пилипенконое ий и открытий