¿Qué problemas se detectan a través de la biomecánica?

Ciencia del movimiento humano

Para entender el rendimiento y las lesiones, los biomecánicos evalúan los movimientos y las fuerzas producidas por el deportista. Los biomecánicos utilizan una amplia gama de herramientas para cuantificar los movimientos, como cámaras 2D de alta velocidad, sistemas de captura de movimiento 3D, plataformas de fuerza, sistemas de medición inercial, pistolas de velocidad, electromiografía y sistemas de distribución de la presión. Tradicionalmente, la evaluación se ha realizado en el laboratorio, pero el desarrollo de la tecnología permite ahora una captura detallada sobre el terreno y en la competición.

Para ello, el profesional debe evaluar al atleta y desarrollar una comprensión de las firmas de movimiento individuales de ese atleta. Esto puede abarcar desde una evaluación básica del movimiento hasta un análisis más complejo de las fuerzas y los pares producidos en articulaciones específicas.

En el EIS, nuestros profesionales van más allá de la imagen básica y tienen en cuenta todos los elementos que conforman el rendimiento. Esto puede incluir el entorno, la aerodinámica y la interacción del atleta con el suelo o la ergonomía de su equipo para optimizar las posiciones de rendimiento. La combinación de todos estos elementos y la comprensión de la respuesta individual del atleta pueden proporcionar una imagen realmente clara de lo que se necesita para tener éxito al máximo nivel.

Movimiento corporal

Todas las contribuciones a este tema de investigación deben estar dentro del ámbito de la sección y la revista a la que se presentan, tal como se define en sus declaraciones de misión. Frontiers se reserva el derecho de orientar un manuscrito fuera del ámbito de aplicación a una sección o revista más adecuada en cualquier fase de la revisión por pares.

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Todas las contribuciones a este tema de investigación deben estar dentro del ámbito de la sección y la revista a la que se presentan, tal como se define en sus declaraciones de misión. Frontiers se reserva el derecho de orientar un manuscrito fuera del ámbito de aplicación a una sección o revista más adecuada en cualquier fase de la revisión por pares.

Con sus mezclas únicas de contribuciones variadas, desde la Investigación Original hasta los Artículos de Revisión, los Temas de Investigación unifican a los investigadores más influyentes, los últimos hallazgos clave y los avances históricos en un área de investigación candente. Obtenga más información sobre cómo organizar su propio tema de investigación de Frontiers o contribuir a uno como autor.

Análisis del movimiento humano

Aunque el ML promete soluciones relativamente sencillas a problemas complejos en teoría (siempre que se tengan los conocimientos matemáticos y las habilidades de programación adecuadas), en la práctica sigue habiendo algunos retos. Estos deben ser dominados por cada usuario.

Uno de los factores decisivos para el éxito del proceso de entrenamiento es la cantidad pura de datos de entrenamiento. Cuanto más complicadas sean las relaciones que hay que modelar y más precisos deben ser los resultados deseados, más datos de entrenamiento se necesitan. Y aquí es precisamente donde reside uno de los grandes retos de la biomecánica. Si alguna vez ha realizado un estudio con voluntarios, sabe lo difícil que es reclutar suficientes participantes. La mayoría de los estudios se realizan con 10-20 sujetos, lo que no es suficiente para las aplicaciones de ML en la mayoría de los casos. Los estudios biomecánicos que entrenan a una IA tienen una media de unos 40 sujetos, pero incluso esto no siempre parece ser suficiente (Halilaj et al., 2018). Es difícil, si no imposible, definir un número necesario como datos mínimos de entrenamiento para un algoritmo de ML. Pero se puede decir inequívocamente: ¡nunca se pueden recopilar demasiados datos de alta calidad! Cuantos más tengas, más preciso será tu modelo. Por supuesto, existe una especie de saturación en algún punto, en el que las mejoras serán marginales, pero tampoco existe un valor máximo general para esto.Además de un modelo más preciso, un gran conjunto de datos de entrenamiento también garantiza una alta generalizabilidad y evita el llamado sobreajuste, del que hablaremos más adelante.

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Trastornos musculoesqueléticos y lugar de trabajo: espalda baja y extremidades superiores

En el marco de los trabajos de investigación del Bayerische Bionikzentrum, el proyecto solicitado tiene como objetivo desarrollar y hacer funcionar actuadores de bajo consumo modelados a partir del tejido muscular natural y utilizados en cinemáticas con múltiples grados de libertad. El objetivo debe ser el principio funcional de los actuadores de elastómero dieléctrico (DEA) para la construcción de células musculares individuales y su vinculación a los músculos artificiales. Para lograr el objetivo de un sistema de actuadores eficiente y que almacene energía, así como flexible y altamente dinámico, deben desarrollarse métodos para la producción de las pilas de músculos, circuitos de microcontroladores para el accionamiento de los actuadores, principios y métodos de medición para determinar las posiciones de las articulaciones y, finalmente, modelos de simulación y control para estos actuadores y cinemáticas. A largo plazo, la investigación descrita constituirá la base de una nueva generación de soluciones robóticas con un amplio espectro de aplicaciones, desde robots de servicio intrínsecamente seguros hasta cinemáticas móviles altamente dinámicas y prótesis biónicas. Además, la tecnología que se desarrollará abre la posibilidad de reproducir las más diversas formas de movimiento y procesos fisiológicos de los seres vivos mediante el uso de microactuadores de distribución compleja. De este modo, se puede realizar la transferencia de los mecanismos principales a las soluciones de problemas técnicos de una amplia gama de formas de vida diferentes.

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