Biomekanisk optimering av rodd

Bakgrund och syfte med projektet

Rodd är en relativt välanalyserad idrottsutövning. Moderna beräkningshjälpmedel har givit nya möjligheter att genomföra betydligt mer noggranna analyser av det totala sambandet mellan roddare, båt och omgivande media. Projektet syftade till att använda moderna optimeringsmetoder för att studera de biomekaniska aspekterna av rodd, och att visa hur rodden kan optimeras och anpassas till de yttre förutsättningarna, det vill säga en kortsiktig anpassning till förhållandena. Resultaten skulle ge möjligheter att kvantifiera en antaget riktig optimal roddmetodik i relevanta mätvärden. Ett samarbete planerades med ett näraliggande projekt rörande sonifiering, så att en förbättrad inlärning kan nås.

Systematiska och detaljerade simuleringar med variabla förutsättningar skulle också visa vilka förbättringar av styrka och eller teknik som ger bäst potential till resultatförbättringar över längre tidsperioder. Projektet ville också visa de viktigaste behoven av kunskap om båtens egenskaper i vatten och luft, med syfte att på sikt ge förbättrade parametrar för båtens beteende i en optimerings-simulering och för optimala båtval. Ett motiv var att ge en grund för studier av likheterna mellan rodd i båt och i roddmaskin.

Populärvetenskaplig sammanfattning av projektresultaten

Under senare år har den tekniska utvecklingen av all idrotts-utrustning tagit fart. För såväl elitatleten som motionären lanseras alltmer avancerade produkter, för att förbättra resultat eller öka nöjet. Teknologin, i form av produktutveckling, har därmed blivit en väsentlig del av idrotten. Idrotten har ännu i betydligt lägre grad tagit till sig teknologins traditionella metodik, som i hög grad bygger på kedjan experiment, mätning, analys och simulering. Projektet har velat visa hur tekniska simuleringsmetoder kan användas för att förbättra utfallet av en idrottsprestation, och valt att fokusera på tävlingsrodd. Vi har sett det som en intressant tillämpning för våra studier av hur optimala mänskliga rörelser kan beskrivas.

Ett begränsat antal tävlingsidrotter finns djupgående studerade med matematiska metoder. Idag finns beräkningsmässiga resurser att studera även komplexa rörelser och samspel med utrustningar.

Rodd är en i flera avseenden relativt väl analyserad idrottsutövning. En betydande kunskapsmassa finns om såväl lufts och vattens påverkan på båten, och enkla mekaniska analyser har givit förklaringsmodeller för hur rodd bör utföras. Moderna beräkningshjälpmedel har givit nya möjligheter att genomföra betydligt mer noggranna analyser av det totala sambandet mellan roddare, båt och omgivande media.

Vårt arbete bygger på att vi kan skapa en syntetisk människa i ett datorprogram. Vi kan beskriva de viktigaste egenskaperna av muskler och skelett: styrkor och rörlighet. Vi beskriver hur denna syntetiska människa rör sig med hjälp av ett stort antal mått för läget av de viktigare kroppsdelarna. I vår syntetiska situation kan vi också införa omgivningen i form av utrustning och miljöfaktorer. En rörelse kan sedan beskrivas med numeriska data.

Genom den syntetiska beskrivningen är det möjligt att, med storskaliga beräkningar, bestämma optimala rörelser i det givna sammanhanget, alltså det – i någon mening – bästa sättet att utföra dessa. I idrotts-sammanhanget är frågan oftast hur bästa resultat ska nås inom givna fysiska förutsättningar, eller hur en viss bestämd prestation kan nås med minimal ansträngning. Dessa regler kan formuleras matematiskt och användas i simuleringarna.

I det genomförda projektet har vi studerat tävlingsrodd. Närmare bestämt har vi studerat hur ett enskilt årdrag ska utföras på bästa möjliga sätt, där vi definierat ‘bästa möjliga’ som att det görs med minimalt muskelarbete eller att det leder till minimala energiförluster vid en viss, bestämd hastighet. Dessa kriterier är relevanta för stora delar av ett tävlingslopp, men speciella aspekter kommer in i inledningen och avslutningen av loppet.

Resultaten visar en syntetisk roddrörelse som i sina huvuddrag är mycket lik den som en verklig roddare genomför, se bifogad bild. Några skillnader uppstår, men kan förklaras med de förutsättningar som använts.

Även om i fallet rodd huvuddragen av den önskade rörelsen är lätt beskrivna, så finns åtskilliga detaljer i roddarens rörelsemönster som är möjliga att analysera och optimera. Arbetet gör dock inte anspråk på att ge direkta praktiska rekommendationer till de aktiva om teknikförändringar, utan är mer att se som ett av flera hjälpmedel, avsett att studera kvalitativt hur prestationen kan påverkas av förändringar i utrustning och utförande.

Läs mer

Projektansvarig:
Anders Eriksson

Bakgrund och syfte med projektet

Rodd är en relativt välanalyserad idrottsutövning. Moderna beräkningshjälpmedel har givit nya möjligheter att genomföra betydligt mer noggranna analyser av det totala sambandet mellan roddare, båt och omgivande media. Projektet syftade till att använda moderna optimeringsmetoder för att studera de biomekaniska aspekterna av rodd, och att visa hur rodden kan optimeras och anpassas till de yttre förutsättningarna, det vill säga en kortsiktig anpassning till förhållandena. Resultaten skulle ge möjligheter att kvantifiera en antaget riktig optimal roddmetodik i relevanta mätvärden. Ett samarbete planerades med ett näraliggande projekt rörande sonifiering, så att en förbättrad inlärning kan nås.

Systematiska och detaljerade simuleringar med variabla förutsättningar skulle också visa vilka förbättringar av styrka och eller teknik som ger bäst potential till resultatförbättringar över längre tidsperioder. Projektet ville också visa de viktigaste behoven av kunskap om båtens egenskaper i vatten och luft, med syfte att på sikt ge förbättrade parametrar för båtens beteende i en optimerings-simulering och för optimala båtval. Ett motiv var att ge en grund för studier av likheterna mellan rodd i båt och i roddmaskin.

Populärvetenskaplig sammanfattning av projektresultaten

Under senare år har den tekniska utvecklingen av all idrotts-utrustning tagit fart. För såväl elitatleten som motionären lanseras alltmer avancerade produkter, för att förbättra resultat eller öka nöjet. Teknologin, i form av produktutveckling, har därmed blivit en väsentlig del av idrotten. Idrotten har ännu i betydligt lägre grad tagit till sig teknologins traditionella metodik, som i hög grad bygger på kedjan experiment, mätning, analys och simulering. Projektet har velat visa hur tekniska simuleringsmetoder kan användas för att förbättra utfallet av en idrottsprestation, och valt att fokusera på tävlingsrodd. Vi har sett det som en intressant tillämpning för våra studier av hur optimala mänskliga rörelser kan beskrivas.

Ett begränsat antal tävlingsidrotter finns djupgående studerade med matematiska metoder. Idag finns beräkningsmässiga resurser att studera även komplexa rörelser och samspel med utrustningar.

Rodd är en i flera avseenden relativt väl analyserad idrottsutövning. En betydande kunskapsmassa finns om såväl lufts och vattens påverkan på båten, och enkla mekaniska analyser har givit förklaringsmodeller för hur rodd bör utföras. Moderna beräkningshjälpmedel har givit nya möjligheter att genomföra betydligt mer noggranna analyser av det totala sambandet mellan roddare, båt och omgivande media.

Vårt arbete bygger på att vi kan skapa en syntetisk människa i ett datorprogram. Vi kan beskriva de viktigaste egenskaperna av muskler och skelett: styrkor och rörlighet. Vi beskriver hur denna syntetiska människa rör sig med hjälp av ett stort antal mått för läget av de viktigare kroppsdelarna. I vår syntetiska situation kan vi också införa omgivningen i form av utrustning och miljöfaktorer. En rörelse kan sedan beskrivas med numeriska data.

Genom den syntetiska beskrivningen är det möjligt att, med storskaliga beräkningar, bestämma optimala rörelser i det givna sammanhanget, alltså det – i någon mening – bästa sättet att utföra dessa. I idrotts-sammanhanget är frågan oftast hur bästa resultat ska nås inom givna fysiska förutsättningar, eller hur en viss bestämd prestation kan nås med minimal ansträngning. Dessa regler kan formuleras matematiskt och användas i simuleringarna.

I det genomförda projektet har vi studerat tävlingsrodd. Närmare bestämt har vi studerat hur ett enskilt årdrag ska utföras på bästa möjliga sätt, där vi definierat ‘bästa möjliga’ som att det görs med minimalt muskelarbete eller att det leder till minimala energiförluster vid en viss, bestämd hastighet. Dessa kriterier är relevanta för stora delar av ett tävlingslopp, men speciella aspekter kommer in i inledningen och avslutningen av loppet.

Resultaten visar en syntetisk roddrörelse som i sina huvuddrag är mycket lik den som en verklig roddare genomför, se bifogad bild. Några skillnader uppstår, men kan förklaras med de förutsättningar som använts.

Även om i fallet rodd huvuddragen av den önskade rörelsen är lätt beskrivna, så finns åtskilliga detaljer i roddarens rörelsemönster som är möjliga att analysera och optimera. Arbetet gör dock inte anspråk på att ge direkta praktiska rekommendationer till de aktiva om teknikförändringar, utan är mer att se som ett av flera hjälpmedel, avsett att studera kvalitativt hur prestationen kan påverkas av förändringar i utrustning och utförande.

Projektnummer:
P2011-0113
Forskare:
Anders Eriksson
Lärosäte:
KTH
År:
2011
Nyckelord:

Feedback

All form av feedback är välkommen.

Var innehållet i artikeln det du sökte efter?
Skriv en kommentar
Ditt meddelande är skickat!