Геометрические преобразования пространственной модели биомеханической системы

Фотографии: 

Доктор педагогических наук, профессор В.И. Загревский1, 2
Доктор педагогических наук, профессор О.И. Загревский2
1Могилевский государственный университет им. А.А. Кулешова,
Могилев, Беларусь
2Национальный исследовательский Томский государственный
университет, Томск

Целью исследования явилась разработка технологической базы математического и программного обеспечения, реализующей задачу визуализации заданного пространственного положения и ориентации биомеханической системы.
Результаты исследования показали, что звенья биомеханической системы моделируются графическими примитивами: шар, куб, параллелепипед. На примере трехмерного вращения параллелепипеда показаны различные положения локальной системы координат и сопряженной с ней макетной модели параллелепипеда в абсолютной системе координат. Визуализация объекта вращения приводится с шагом 300 в диапазоне изменения углов вращения относительно каждой из осей декартовой системы координат от 00 (исходное положение модели) до 3600 (конечное положение модели). Создание эффекта трехмерного вращения достигается различной расцветкой граней параллелепипеда.
Вращение описывается элементарными и сложными матрицами поворота, для которых приводятся соответствующие математические выражения. В перспективе планируется разработанную методику компьютерного моделирования изменений в пространстве сегментов тела человека адаптировать к кинематическим парам и кинематическим цепям биомеханической системы. Успешное решение этой проблемы позволит моделировать технику не только плоскостных, но и пространственных форм спортивных упражнений.

Ключевые слова: спортивные упражнения, модель, матрица поворота, вычислительный эксперимент, биомеханическая система.

Литература

  1. Гавердовский Ю.К. Обучение спортивным упражнениям. Биомеханика. Методология. Дидактика / Ю.К. Гавердовский. – М.: Физкультура и спорт, 2007. – 912 с.
  2. Демин А.Ю. Основы компьютерной графики: учеб. пособие / А.Ю. Демин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 191 с.
  3. Загревский В.И. Влияние управляющих движений в суставах спортсмена на технику гимнастического упражнения «перелет Ткачева» на перекладине / В.И. Загревский, В.Г. Шилько, В.О. Загревский, И.Л. Лукашкова // Вестник Томского государственного университета. – 2012. – № 361. – С. 135–139.
  4. Загревский О.И. Техника «большого оборота назад из стойки на руках в стойку на руках на параллельных брусьях» на этапе формирования двигательного умения и навыка / О.И. Загревский, В.И. Загревский // Теория и практика физ. культуры. – 2015. – № 7. – С. 23–25.
  5. Фу К. Робототехника: Пер. с англ. / К. Фу, Р. Гонсалес, К. Ли. – М.: Мир, 1989. – 624 с.
  6. Шерин В.С. Роль биомеханики в совершенствовании техники гимнастических упражнений / В.С. Шерин // Физическая культура, здравоохранение и образование: матер. Всерос. науч.-практ. конф. памяти В.С. Пирусского, Томск, 20-21 ноября 2008 года. – Томск, 2008. С. 161–163.