Роль положения ноги в сохранении равновесия
Исследователи из Университета штата Огайо занялись наблюдением движения тела при ходьбе.
При обычной ходьбе люди размещают свои ноги в немного отличающихся позициях при каждом шаге. Для неопытного глаза эти изменения в положении ног от шага к шагу выглядят случайными. Но исследователи в журнале «Biology Letters» описывают математическую модель, которая может объяснить более 80 процентов этой кажущейся хаотичности в расположении следующего шага человека, основываясь только на крошечных изменениях в движении таза этого человека.
Каждый наш шаг является балансированием между падением тела вперед и в стороны, как пояснил Манодж Сринивасан, доцент кафедры машиностроения Университета Огайо.
Идея исследования заключалась в том, чтобы извлечь выгоду из естественной изменчивости размещения наших шагов при обычной ходьбе.
Ученые оснастили 10 участников маркерами захвата движения и отслеживали их ходьбу на беговой дорожке на различных скоростях: от неторопливой прогулки до умеренного темпа (около 3-5 километров в час).
Если бы исследователи пытались построить общую модель того, как люди ходят, они бы не приняли во внимание крошечные изменения в движении таза и размещении ног. Но их заинтересовали именно эти незначительные изменения, потому что небольшое изменение в нашем балансе может быть компенсировано вариациями размещения наших ног.
То есть наше тело инициирует почти незаметное отклонение вправо, прежде чем сделать шаг вправо, и отклонение влево, прежде чем совершить шаг влево. Если наш таз двигается на миллиметр по-другому, нежели как положено при определенном шаге, это создает крошечный дисбаланс, который мы, оказывается, компенсируем путем размещения ноги при следующем шаге в нужном положении. Все это происходит без сознательного внимания с нашей стороны.
Что касается технического применения результатов исследования, ученые говорят, что лучшее понимание человеческой походки может лечь в основу проектирования вспомогательных экзоскелетов, которые помогают людям с двигательными расстройствами ходить естественно. Они также могут помочь в дизайне гуманоидов или даже четвероногих шагающих роботов.