Projekti / Programi
Vpiv širine smuči na varnost pri alpskem smučanju
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 5.10.03 |
Družboslovje |
Šport |
Kineziologija - biomehanski, biometrični vidik |
| Koda |
Veda |
Področje |
| S273 |
Družboslovje |
Telesna kultura, motorično učenje, šport |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 5.09 |
Družbene vede |
Druge družbene vede |
biomehanika, 3D meritve gibanja, mišične sile, kolenski sklep, računalniška simulacija, robotika
Raziskovalci (16)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
20216 |
dr. Jan Babič |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
294 |
| 2. |
04954 |
dr. Milan Čoh |
Šport |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
880 |
| 3. |
16124 |
dr. Blaž Lešnik |
Vzgoja in izobraževanje |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
402 |
| 4. |
14038 |
dr. Zlatko Matjačić |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
370 |
| 5. |
00118 |
dr. Bojan Nemec |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
289 |
| 6. |
24473 |
dr. Andrej Olenšek |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
113 |
| 7. |
34573 |
Luka Peternel |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Raziskovalec |
2012 - 2014 |
39 |
| 8. |
28553 |
dr. Petra Prevc |
Šport |
Mladi raziskovalec |
2011 - 2014 |
69 |
| 9. |
04959 |
dr. Vojko Strojnik |
Vzgoja in izobraževanje |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
585 |
| 10. |
20755 |
dr. Matej Supej |
Šport |
Vodja |
2011 - 2014 |
347 |
| 11. |
06162 |
dr. Anton Ušaj |
Vzgoja in izobraževanje |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
371 |
| 12. |
33866 |
Rok Vertič |
Šport |
Tehnični sodelavec |
2011 - 2012 |
0 |
| 13. |
31012 |
dr. Janez Vodičar |
Šport |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
302 |
| 14. |
06655 |
Janez Zalar |
|
Tehnični sodelavec |
2011 |
6 |
| 15. |
03332 |
dr. Leon Žlajpah |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
266 |
| 16. |
03465 |
dr. Milan Žvan |
Šport |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
642 |
Organizacije (3)
Povzetek
V zadnjem času opažamo naraščanje števila poškodb predvsem kolena in posledično zaradi padcev tudi drugih delov telesa tako pri rekreativnem kot tudi tekmovalnem alpskem smučanju. To se dogaja sočasno s proizvodnim trendom, ki poteka v smeri širjenja smuči pod čevljem in nižanja podložne plošče. Razmislek o ravnovesju sil in navorov pove, da vektor reakcijskih sil podlage pri širših smučeh ne seka več kolenske osi, kar seveda povzroča večje navore na kolenski sklep v medio-lateralni ravnini. Ker je smučanje kompleksna gibalna naloga, ni mogoče priti do zanesljivih in dokončnih ugotovitev s takim poenostavljanjem problema. Za to je potrebna poglobljena študija, ki jo bomo razdelili na tri faze.
Faza I: Meritve na terenu
Najprej bomo pridobili tipične vzorce smučanja z različnimi smučmi. Pri tem bomo merili: 1) 3D gibanje lokomotornega sistema smučarja, 2) aktivnost mišic, 3) globalni položaj in hitrost smučarja na smučišču, 4) reakcijske sile podlage ter 5) 3D mrežo, ki opisuje geometrijo smučišča.
Rezultat faze I bo pokazal, če obstajajo pomembne razlike v aktivaciji obkolenskih mišičnih struktur, kinematiki tehnike smučanja in delovanju zunanjih sil na smučarja. Izmerjeni podatki bodo neposredno služili tudi za biomehansko modeliranje v fazi II in za konstrukcijo naprave za testiranje obremenitev mišično-skeletnega sistema v laboratorijskih pogojih, ki bo temeljila na uporabi robotske tehnologije ter izgradnji umetne noge (faza III).
Faza II: Biomehansko modeliranje
V fazi II bomo izdelali kompleksen biomehanski model za izračunavanje sil in navorov na posamezne sklepe smučarja. Oprli se bomo tudi na obstoječi sistem OpenSim, ki je odprto kodni sistem za biomehansko modeliranje in simulacijo. Pridobljeni izmerki iz faze I (trajektorije smuči, gibanje telesa, reakcijske sile podlage) bodo služili kot vhodni podatki v izdelani model smučarja. Pri obravnavi sil in navorov se bomo posebej osredotočili na kolenski sklep.
Rezultat faze II bodo ocenjene sile in navori na kolenski sklep na osnovi dejanskih izmerkov iz terena pri uporabi različnih smuči.
Faza III: Naprava za testiranje
Ker pri biomehanskem modeliranju obstaja nevarnost, da model ne daje realnih rezultatov zaradi nepravilno ovrednotenih nekaterih ključnih parametrov, bomo v fazi III zgradili testirno napravo, ki bo omogočala tudi eksperimentalno verifikacijo biomehanskega modela. V ta namen bomo izdelali fizični model človekove noge in ga izpostaviti enakim pogojem-silam, kot nastopajo pri alpskem smučanju. Za realizacijo teh sil bomo uporabili robotsko tehnologijo oziroma natančneje paralelni robotski mehanizem. Izdelali bomo standardni protokol meritev na simulacijski napravi, ki omogoča neposredno primerjavo povprečnih in maksimalnih sil ter navorov v kolenu pri uporabi različnih smuči oz. vpetja vezi. Naj poudarimo, da ta naprava omogoča testiranje pravih smuči, vezi in podložnih plošč in ne zgolj matematičnih modelov.
Družbeno-ekonomska upravičenost projekta se odraža v več točkah. V Sloveniji imamo močno industrijo smučarske opreme in razvito zimsko turistično ponudbo, saj alpsko smučanje predstavlja nacionalni šport in nacionalno identiteto. Za obe gospodarski panogi je varen in zdrav način ukvarjanja s športom izjemnega pomena, kar pa je neposredno povezano z uporabo ustrezne opreme in znanjem. Splošno znano je, da rekreativni šport pozitivno vpliva na zdravje in produktivnost pri delu. Pri tem pa je potrebno zmanjšati verjetnosti za poškodbe. Problem poškodb je izrazit tudi pri tekmovalnem smučanju, ki je v Sloveniji močno razvito. Z veliko verjetnostjo lahko pričakujemo, da bodo nova spoznanja predlaganega projekta zmanjšala poškodbe tako v rekreativnem kot tudi v tekmovalnem smučanju in posredno pripomogla tudi k novem razmahu smučarske industrije. Ob tem bo nova testirna naprava zelo uporabna tudi za proizvajalce in preizkuševalce smučarske opreme, saj je z njo možno meriti vplive na mišično-skeletni sistem ob uporabi prave smučarske opreme.
Pomen za razvoj znanosti
Izpostavljenega problema smo se lotili s pomočjo najsodobnejše tehnologije, ki je v tem trenutku razvita in dostopna na tržišču. Izvedli smo najbobsežnejše kinematične meritve gibanja celotnega telesa v alpskem smučanju doslej, kar nam omogoča generalizacijo rezultatov. Razvili smo mišično-skeletni model za alpsko smučanje, ki omogoča poleg obravnave posledic uporabe različnih širin smuči tudi poglobljeno analizo vpliva drugih delov smučarske opreme (npr. smučarskih čevljev) in obravnavo različnih tehnik smučanja. Razvili smo tudi robotiziran simulator za smučanje, ki je prvi take vrste in omogoča manipulacijo prijemališča sile reakcije podlage v medilno-lateralni smeri, kar ima znanstvene izhode ob alpskem smučanju tudi v drugih človeških gibanjih. Celoten sistem biomehanskega modeliranja in testiranja ima potencialno uporabo v medicini, medicinski diagnostiki, rehabilitaciji, evalvaciji kolenskih protez... Vsebina celotnega projekta je vez med športno kineziologijo, ergonomijo in medicino, kar predstavlja nove možnosti raziskovanja. Rezultati raziskave imajo neposreden in takojšen transfer znanja v prakso. Z novimi znanji se bo povečala varnost pri rekreativnem in tekmovalnem alpskem smučanju. Smučarski strokovnjaki bodo lahko ustrezno, torej strokovno in z raziskovalnimi rezultati podprtimi mnenji, svetovali pri najustreznejši oz. bolje rečeno izbiri varne smučarske opreme.
Pomen za razvoj Slovenije
Alpsko smučanje je ena od najpomembnejših zimskih aktivnosti turizma v Sloveniji, kjer se je v zadnjem času s prihodom novo oblikovanih smuči opazno povečalo število poškodb. Z rezultati projekta želimo preko Zveze učiteljev in trenerjev Slovenije bolje izobraziti strokovne kadre in preko njih vplivati na osveščenost večjega dela Slovenske smučarske populacije v smislu izbire ustrezne opreme, smučarske tehnike, telesne priprave, izbire ustreznega terena in priprave smučarskih prog. Hkrati s projektom vplivamo na Slovenske proizvajalce smuči (v prvi vrsti Elan d.d.) in jim s tem zagotoviti konkurenčno prednost proizvajalcev »varnih smuči«. S podprojekti pa smo neposredno pomagali razvoju posebnih podložnih plošč, ki imajo prednosti tako v tekmovalnem smučanju kot v izboljšani varnosti delovanja smučarskih vezi. Pomagali smo pri razvoju in evalvaciji nadkolenske proteze za alpsko smučanje, ki je edinstvena in omogoča preboj trgu. Novo razviti biomehanski modeli in robotizirana naparava predstavljata nove storitve Inštituta za Šport na Fakulteti za Šport, katerega bodo lahko koristili proizvajalci športne opreme na eni strani in na drugi strani smučarske ekipe za optimizacijo smučarske opreme vrhunskih tekmovalcev. In nenazadnje želimo promovirati Slovensko znanosti in smučarsko znanje na mednarodni smučarski zvezi (FIS), kjer bomo predlagali nove standarde za opremo v tekmovalnem smučanju. To je le eden od še kako potrebnih kamenčkov do blagovne znamke »Made in Slovenia«.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
