Sten GrimmerSteifigkeitsanpassung beim Laufen auf unebenem Terrain

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Die Gangart Laufen (Rennen) wird trotz vielfältigen Situation scheinbar mühelos angewendet. Die grundlegende globale Dynamik kann hierbei über ein einfaches Masse-Feder-Modell beschrieben werden, welches auf elastischem Beinverhalten während der Standphase basiert.

In Simulationen konnte bereits gezeigt werden, dass es lediglich einer richtigen Einstellung von wenigen mechanischen Parametern bedarf, um stabile Laufmuster zu erzeugen. Weiterhin konnte auch die Robustheit gegenüber Störungen nachgewiesen werden. Der experimentelle Nachweis hierfür fehlte jedoch bisher.

Das Anliegen des Autors bestand darin, die Anpassungen beim Laufen auf unebenen Untergrund, im Sinne von vertikalen Änderungen, zu untersuchen. In einem multivariaten Ansatz wurden dabei globale Parameter wie Beinsteifigkeit und Landewinkel, die Schwungbeinretraktion und lokale Parameter, wie Gelenksteifigkeiten bei Störungen in Folge von Untergrundänderungen analysiert. Besondere Bedeutung wurde dabei auf die Identifikation von mechanischen Parameterkombinationen gelegt, die aus Simulationen und Modellvorhersagen als stabil hervorgehen.

Die Ergebnisse zeigen, dass es Anpassungsmechanismen gibt, die Laufen über Störungen ermöglichen. Diese Anpassungen bewegten sich in dem Bereich, wie sie durch die Simulationen des Masse-Feder-Modells als stabil gekennzeichnet worden sind. Ferner zeigt sich, dass es zwar willentliche Anpassungen in Vorbereitung der Störung gibt, die jedoch nicht ausreichen, um den passiven, mechanischen Effekt der Steifigkeitsreduktion zu kompensieren. Auf lokaler Ebene konnte gezeigt werden, dass beim Laufen die Beinsteifigkeitsanpassung durch eine Anpassung der Sprunggelenksteifigkeit bestimmt wird.

Die Bewegungsanaylse liefert einerseits eine Vielzahl von kinematischen und kinetischen Ergebnissen in Abhänigkeit von verschiedenen Untergrundstörungen. Andererseits wird ein Vergleich dieser experimentellen Ergebnisse mit Simulationensergebnissen ermöglicht.