Estimació de les forces musculars en pedalar

La determinació de les forces musculars que intervenen en una activitat física és un dels problemes més importants de la biomecànica del moviment humà. El sistema músculo-esquelètic humà és un sistema complex. No hi ha una descripció precisa i unificada que expliqui el mecanisme subjacent per activar un moviment específic. Aquest fet comporta qüestionar-se quina quantitat de força exerceix cada múscul sobre les articulacions en cada un dels moviments. L'objectiu d'aquest treball és predir les forces musculars que exerceix una persona en pedalar sobre una bicicleta. Es van calcular els moments resultants que els músculs exerceixen sobre les articulacions de les extremitats inferiors mitjançant les equacions del moviment. El cos humà posseeix més músculs que graus de llibertat, per tant es té redundància en calcular les forces musculars. És per això que en aquest estudi es va formular un problema d'optimització mitjançant mètodes de control òptim basats en col·locació directa. Es va utilitzar un model implícit del sistema múscul-tendó per representar la dinàmica muscular en simulacions basades en control òptim. S'utilitza optimització dinàmica, a diferència de l'optimització estàtica simple, perquè d'aquesta manera s'assegura la continuïtat en la solució. L'optimització estàtica clàssica és ràpida i eficient però no té en compte la dinàmica del comportament fisiològic del múscul. Els esquemes d'optimització dinàmica, per la seva banda, consideren la fisiologia muscular. En aquest treball s'avaluen diferents possibles solucions òptimes donat un mateix moviment segons diferents criteris fisiològics