Уточненное описание управляемого движения верхней конечности при активации скелетной мышцы

Разработано новое уточненное описание управляемого движения основных элементов опорно-двигательной системы человека в процессе активации скелетных мышц c учетом вязкости и нелинейно-вязкоупругого характера деформирования не только мышечных, но и соединительных тканей. В качестве базовой использована ранее предложенная авторами трехэлементная модель скелетной мышцы, состоящая из нелинейно-вязкоупругого элемента, описывающего деформирование оболочки мышцы, нелинейно-упругого элемента, описывающего деформирование актиновых и миозиновых нитей при сокращении мышцы, и сократительного элемента, формализующего актомиозиновое взаимодействие. С целью адекватного моделирования эквивалентной тяги, образованной мышцей и соединительными тканями, к трем перечисленным выше элементам последовательно присоединен нелинейно-вязкоупругий элемент, описывающий деформирование сухожилия. Для апробации предложенной биомеханической модели анализируется подъем груза верхней конечностью (рукой) человека. Проведенные расчеты показали возможность описания явлений «задержки» начала движения при активации мышцы и возникновения затухающих колебаний звеньев опорно-двигательной системы около равновесного состояния. В рассмотренном примере величина задержки составила 0,08 с, а период угловых колебаний - 0,55 с соответственно. При t > 1,5 c колебания практически прекращаются. Помимо рационализации спортивных тренировок и трудовой активности, разработанная модель и методика расчета представляют интерес для воспроизведения мышечной активации в «умных» материалах высокомолекулярной природы, используемых при создании интеллектуальных приводов и конструкций управляемой конфигурации.