Evaluación de la incertidumbre de los parámetros inerciales en movimientos de alta aceleración y mejora de las predicciones a través de la identificación utilizando mediciones de vibración libre
Autores: Homma, Takahiro; Yamaura, Hiroshi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación de la incertidumbre de los parámetros inerciales en movimientos de alta aceleración y mejora de las predicciones a través de la identificación utilizando mediciones de vibración libre
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Estudio
Incertidumbres
Propiedades inerciales
Conjuntos mínimos de parámetros inerciales
Simulaciones de dinámica inversa
MSIP
Fuerzas de reacción del suelo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio tuvo como objetivo examinar cómo las incertidumbres en las propiedades inerciales y los conjuntos mínimos de parámetros inerciales (MSIP) afectan las simulaciones de dinámica inversa de movimientos deportivos de alta aceleración y demostrar que la aplicación de MSIP identificados a través del método de medición de vibración libre mejora la precisión de la simulación. Se realizaron simulaciones de Monte Carlo para correr, cortar lateralmente, saltar verticalmente, balancear los brazos y balancear las piernas introduciendo incertidumbres en las propiedades inerciales y en el MSIP. Estas incertidumbres afectan significativamente los torques articulares y las fuerzas y momentos de reacción del suelo (GRFs&Ms), especialmente durante grandes aceleraciones angulares. La masa y la posición longitudinal del centro de gravedad tuvieron efectos fuertes. Posteriormente, se aplicaron los MSIP identificados por nuestros métodos con medición de vibración libre a las mismas tareas, mejorando la precisión de las fuerzas de reacción del suelo predichas en comparación con las estimaciones estándar basadas en regresión. El error cuadrático medio disminuyó hasta 148 N. Estos resultados destacan que las incertidumbres en las propiedades inerciales y el MSIP afectaron los torques articulares calculados y los GRFs&Ms, y que combinar el MSIP identificado experimentalmente con simulaciones dinámicas mejora la precisión. Estos hallazgos demuestran que utilizar el MSIP de la medición de vibración libre en simulaciones de dinámica inversa mejora la precisión de los modelos dinámicos en la biomecánica deportiva, proporcionando así un marco robusto para análisis biomecánicos precisos.
Descripción
Este estudio tuvo como objetivo examinar cómo las incertidumbres en las propiedades inerciales y los conjuntos mínimos de parámetros inerciales (MSIP) afectan las simulaciones de dinámica inversa de movimientos deportivos de alta aceleración y demostrar que la aplicación de MSIP identificados a través del método de medición de vibración libre mejora la precisión de la simulación. Se realizaron simulaciones de Monte Carlo para correr, cortar lateralmente, saltar verticalmente, balancear los brazos y balancear las piernas introduciendo incertidumbres en las propiedades inerciales y en el MSIP. Estas incertidumbres afectan significativamente los torques articulares y las fuerzas y momentos de reacción del suelo (GRFs&Ms), especialmente durante grandes aceleraciones angulares. La masa y la posición longitudinal del centro de gravedad tuvieron efectos fuertes. Posteriormente, se aplicaron los MSIP identificados por nuestros métodos con medición de vibración libre a las mismas tareas, mejorando la precisión de las fuerzas de reacción del suelo predichas en comparación con las estimaciones estándar basadas en regresión. El error cuadrático medio disminuyó hasta 148 N. Estos resultados destacan que las incertidumbres en las propiedades inerciales y el MSIP afectaron los torques articulares calculados y los GRFs&Ms, y que combinar el MSIP identificado experimentalmente con simulaciones dinámicas mejora la precisión. Estos hallazgos demuestran que utilizar el MSIP de la medición de vibración libre en simulaciones de dinámica inversa mejora la precisión de los modelos dinámicos en la biomecánica deportiva, proporcionando así un marco robusto para análisis biomecánicos precisos.