Tecniche per l analisi della postura e del movimento

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1 Tecniche per l analisi della postura e del movimento 1/14 Tecniche di analisi La rilevazione, attraverso l utilizzo di sistemi automatici basati su tecnologie avanzate di grandezze cinematiche e dinamiche nonché di segnali biologici, permette una ricostruzione dettagliata del movimento umano. Esistono diverse tecniche di analisi della postura e del movimento che possono essere classificate in base alla strumentazione utilizzata: Ottiche Dinamometriche Elettromiografiche Sistemi portatili 2/14

2 Sistemi ottici Il sistema optoelettronico è composto da un numero minimo di due telecamere Attraverso algoritmi matematici e procedure di stereofotogrammetria e in grado di combinare le immagini bidimensionali provenienti da ogni telecamera ed elaborare un immagine tridimensionale. 3/14 Funzionamento Misurano le coordinate tridimensionali di alcuni marker apposti sul corpo del soggetto in particolari punti di interesse. I marker sono generalmente delle piccole semisfere ricoperte di carta adesiva riflettente (marker passivi) o piccole lampadine (marker attivi). Servono a facilitare l identificazione dei punti d interesse I marker passivi sono illuminati ad intervalli regolari da una sorgente a luce infrarossa (presente su ciascuna telecamera) La luce riflessa dal marker viene ripresa dalla telecamera coassiale alla sorgente di luce. Note le coordinate tridimensionali dei marker è possibile calcolare: Traiettorie Grandezze angolari Velocità ed accelerazioni 4/14

3 Esempio marker passivi 5/14 Sistemi dinamometrici Tali sistemi sono classicamente rappresentati dalle pedane o piattaforme di forza. Matrici di sensori di dimensioni variabili che appoggiate su una superficie o inseriti in una scarpa, registrano la pressione o la forza esercitata dalla parte del corpo con cui vengono a contatto. Le pedane rilevano le forze lungo i tre assi permettendo l analisi di ogni componente o la composizione delle tre sotto forma di un vettore risultante. 6/14

4 Tecniche Elettromiografiche L attività elettrica dei muscoli può essere misurata tramite l elettromiografia (EMG). I segnali EMG si originano dall attività elettrica delle singole unità motorie, I tracciati sono molto complessi data l alta sovrapposizione di segnali provenienti da diverse fonti (integrazione) L attività elettrica muscolare può essere derivata in due modi: Utilizzando elettrodi applicati alla superficie cutanea (EMG interferenziale) Utilizzando elettrodi ad aghi inseriti nel muscolo (EMG unitaria) La tecnica elettromiografica si mostra utile nella discriminazione delle fasi principali di intervento di muscoli durante alcuni semplici esercizi (trigger) 7/14 Elettromiografo interferenziale (superficie) 8/14

5 Tecniche portatili il sensore viene posizionato direttamente sul corpo. La misurazione diretta di variabili cinematiche limita la scelta a dispositivi di dimensioni e di peso tali da non perturbare il movimento. La tecnologia attuale offre sensori miniaturizzati, di basso costo e di buone prestazioni per numerose variabili cinematiche. I sensori utilizzati in questi dispositivi portatili sono: Accelerometri Inclinometri Giroscopi 9/14 Accelerometri L accelerometro produce un segnale elettrico proporzionale all accelerazione applicata Dalla misura dell accelerazione è possibile ricavare,attraverso tecniche di integrazione temporale, la velocità e la posizione. 10/14

6 Inclinometri L inclinometro è basato sul principio del filo a piombo: una massa di prova sospesa e libera di oscillare in un piano si mantiene allineata con la componente della gravità in tale piano. Per limitare le oscillazioni continue il pendolo viene smorzato, per esempio in olio, con due conseguenze: La misura dell angolo d inclinazione è affidabile solo in condizioni quasi statiche Il dispositivo è voluminoso e pesante rispetto agli accelerometri. 11/14 Giroscopi E un sensore che permette la misura di velocità angolari o angoli di rotazione di un corpo in movimento Sono normalmente utilizzati: Nei sistemi di navigazione inerziale Nelle applicazioni per il rilevamento di stabilità e di inclinazione (auto); Nelle videocamere (stabilizzatore d immagini) Ecc. La misura della posizione angolare in un giroscopio è basata su principi simili a quelli utilizzati dall accelerometro: la conservazione del momento e le leggi di Newton ( forza di Coriolis). 12/14

7 Giroscopi Esistono tre tipi di giroscopio: giroscopi a sistema rotante giroscopi ottici Giroscopi a sistema vibrante Il giroscopio a sistema rotante è costituito da una massa che ruota saldamente attorno ad ogni singolo asse, libero di muoversi. Quando il sensore viene inclinato si genera un moto di precessione sull asse della massa rotante, ed è quindi possibile risalire alla variazione d angolo dovuta all inclinazione del giroscopio. 13/14 Applicazione all analisi del movimento del corpo umano 14/14