Abstract

The purpose of this paper was to architecture optimal model of the scooped swing in high bar. The scooped swing was modeled to the double pendulum and was simulated with the Lagrange's equation of motion. Lagrange's method based on a energy approaching method was implemented as a equation of motion. The subject was a national man-gymnast(age 18yrs, height 153 cut mass 48 kg) and the high bar of SPIETH company was used to measure the scooped swing. Qualisys system(six MCU-240 cameras, QTM software)was used to capture data for imaging analysis. The solution of a model and data processing were solved in Mathematica5.0. The results were as follows: First model value of maximum bar displacement was longer than experimental value, that is, 0.02 m. Second, both angular pattern of segment1(HAT) had a increasing curve but curve patterns had a different concave and convex me. Third the experimental value of maximum angular angle of segment2(total leg) had larger than model value, that is, $4^{\circ}$. Conclusively, model parameters were quasi-optimized to obtain a quasi-match between simulated and actual performances. It hopes to simulate a human model by means of integrating musculoskeletal and neuromuscular system in the future study.

이 연구는 철봉 몸굽혀 휘돌기 동작의 최적 모델을 구축하는 것이다. 연구 대상자는 국가대표 남자체조선수(나이 18세, 신장 153cm, 질량 48kg) 1명을 선정하였고, K대학교 체조장에 기 설치된 Spieth사의 철봉을 이용하여 실험하였다. 먼저 대상자에게 연구의 목적과 주의 사항을 주지시키고 사전 서면동의를 받은 후 실험을 실시하였다. 인체를 2분절로 모형화한 몸 굽혀 휘돌기 동작의 영상분석을 위하여 Qualisys사의 카메라(MCU-240) 6대와 소프트웨어인 QTM(Qualisys Track Mannager)을 사용하였다. 이 동작을 이중진자(HAT/total leg)로 모형화하고 라그랑지 운동방정식의 파라메터에 실험에서 획득한 수치를 입력하여 시뮬레이션하였다. 데이터 처리와 모델(미분 연립 방정식)의 해는 Mathematicas5.0으로 프로그래밍하여 구하였다. 분석변인에 대한 모델치와 실험치의 비교 결과는 첫째, 철봉의 최대변위는 모델치(약 0.18 m)가 실험치(약 0.16 m)보다 약 0.02m 더 크게 나타났다. 둘째, 분절1(HAT)의 각변위 패턴은 모두 증가곡선을 보였으나 변곡점의 차이가 나타났다. 셋째, 분절2(total leg)의 각변위 패턴은 전반적으로 유사하게 나타났으나 최대 각은 약 $4^{\circ}$ 차이를 보였다. 결론적으로 실험치와 일치하는 최적모델을 도출하지는 못하였지만 라그랑지 모델을 통한 시뮬레이션의 가능성을 제시하였다. 향후 제한된 2분절 모형을 3, 4분절 모델로 확장하고 생체물성(근골격계)을 정확하게 표현하는 물리적 도구를 개발하는 연구와 인체시스템을 근골격계와 근신경계을 통합한 모델구축이 이루어져야 하겠다.

Keywords

• Simulation;
• Lagrange's Method;
• Scooped Swing

• 시뮬레이션;
• 라그랑지 방법;
• 철봉 몸굽혀 휘돌기;