Computer Simulatıon Model For Biomechanical Analysis Of Overhead Throwing In Handball: A Pilot Study


Creative Commons License

Yüzbaşıoğlu Y., Özgören N. Ş.

Congress on Movement and Motor Control, Eskişehir, Turkey, 21 - 25 May 2021, pp.186-191

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: Eskişehir
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.186-191
  • Hacettepe University Affiliated: Yes

Abstract

Overhead throwing is a fundamental skill in handball. This study aims to build a computer simulation model for the biomechanical analysis of overhead throwing. One male handball player attended the study. Twenty-four markers were attached at specific anatomical landmarks and ball. The participant's overhead throws with weighted balls (0.350, 0.450, 1 kg) were captured using eight infrared cameras. Locations of the markers and segment rotation angles in three-dimensional space were calculated and exported. An eight-segment mechanical of the rigid body was build using Simscape libraries in Simulink/MATLAB. The segment inertial parameters were calculated using Dempster parameters. Input to the model comprised time histories of ball translations, ball mass, segment mass and inertia matrix, time histories of joint angle, angular velocities and accelerations. The inverse dynamics simulations were performed using the ode4 solver with a fixed step size (0.0042s). Outputs from the model comprised elbow joint torques and the ball release velocity. The ball release velocities were 10.35, 9.50 and 8.57 m/s at overhead throwings with 0.350, 0.450 and 1 kg balls, respectively. The net elbow torques were calculated as 29.5, 27.5, 8.4 N.m for pronation, -18.0, -12.8, -1.7 N.m for external rotation, and 2.3, -6.8, -13.7 N.m for extension/flexion. The release velocity of the ball decreased as the ball mass increased. The lower elbow pronation and external rotation torques, and higher flexion torques were obtained while throwing a heavier ball.

Atış hareketi hentbolda temel oyun becerilerinden biridir. Bu çalışmanın amacı atış hareketinin biyomekanik analizi için bir bilgisayar benzeşim modeli oluşturmaktır. Araştırmaya bir erkek hentbolcu katıldı. Katılımcının gövdesine ve topun üzerine toplam 24 adet yansıtıcı işaret yerleştirildi. Katılımcının farklı kütledeki (0.350, 0.450, 1 kg) toplarla gerçekleştirdiği temel atışlar kaydedildi. Noktaların üç boyutlu uzaysal konum değerleri ve üyelerin dönme açıları hesaplanarak dışa aktarıldı. Ters dinamik analizle eklem momentlerini hesaplamak için Simulink/MATLAB ortamında Simscape kütüphaneleri kullanılarak insan vücudunun, sekiz üyeli katı cisim mekanik modeli oluşturuldu. Üyelerin eylemsizlik momentleri Dempster parametreleri kullanılarak hesaplandı. Modelin girdileri topun zamana bağlı doğrusal yer değiştirmesi, kütlesi ve eylemsizlik momenti, üye kütle değerleri, kütle merkezi konumları, eylemsizlik momentleri ve eklemlerin zamana bağlı açı, açısal hız ve açısal ivme değerleridir. Hareketlerin ters dinamik benzeşimi sabit adım aralığında (0.0042 s), ode4 denklemleri kullanılarak gerçekleştirildi. Modelin çıktıları olan dirsek eklem momentlerinin ve topun elden çıkış hızlarının, topun ağırlığına bağlı değişimleri incelendi. Sırasıyla 0.350, 0.450 ve 1 kg kütleli toplarla yapılan atışlarda topun elden çıkış hızı 10.35, 9.50 ve 8.57 m/s’dir. Topun elden çıkış anında elde edilen net dirsek momentleri 29.5, 27.5, 8.4 N.m (pronasyon), -18.0, -12.8, -1.7 N.m (dış rotasyon) ve 2.3, -6.8 ve -13.7 N.m’dir (ekstansiyon/fleksiyon). Topun kütlesi arttıkça topun elden çıkış hızı düşmektedir; dirsek eklemindeki pronasyon ve dış rotasyon momentleri azalırken fleksiyon momenti artmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Hentbol, Temel Atış, Modelleme,