บทที่ 4
การศึกษาเกี่ยวกับระบบโครงสรางของรางกาย
STICK PERSON เปนแนวความคิดที่เกิดขึ้นโดย นักวิทยาศาสตรชาวอิตาลีGi นกวทยาศาสตรชาวอตาลGiovanni i Alfonso Alf Borelli B lli (1608(1608 1679) และนักคนควาวิจัยในยุคตอมาไดนาํ มาใชอางอิง เพือื่ ศึกษาคุณสมบัติของ มวลของรางกายมนุษย ใในสวนทีี่ เกี่ยวของกับ Biomechanics ในชวงทศวรรษที่ 1950 Dempster ไดพยายามพัฒนาใหโมเดลนี้เกิดมีปริมาตร โดยมีลักษณะรปทรงเชิ โดยมลกษณะรู ปทรงเชงเรขาคณต งเรขาคณิต เพื เพอใหสามารถใชสู ่อใหสามารถใชสตตรร ในการคํานวณมาหาปริมาตร และ โมเมนตของรางกายซึ่ง ยงคงเปนโมเดลพนฐานสบตอมาสาหรบการศกษาดาน ั ป โ ื้ ฐ สื สํ ั ศึ Biomechanicsปจจุบัน การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
1
Stick person B lli (1608Borelli 1679))
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
2
numbering scheme for the body link system
Human biomechanics
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
3
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
4
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
5
นอกจากนี้ ยังมีการนํา Facet Algorithm มาใชในการ คํานวณพื้นผิวรางกายมนุษยในลักษณะ 3 มิติ flats, pits peaks, pits, peaks ridges, ridges ravines, ravines saddles, saddles hillsides เชนเดียวกับที่ใชอธิบาย contour ของโลก ทั้งหมดนี้ นอกจากเปนการศึกษาในแงของ A th Anthropometry t แลว แลว ยัยงมผลในดานการศกษากลไก งมีผลในดานการศึกษากลไก การเคลื่อนไหวของรางกายมนุษยอีกดวย การศึกษา ของ Borelli เปนหลักความคิดทีว่ า รางกายมนุษย เปรียบเสมือนแทงไมยาว ทีทมจุ เปรยบเสมอนแทงไมยาว ่มีจดหมนหรื ดหมุนหรออ ขขอตอทม อตอทีม่ ี กลามเนื้อเปนตัวยึด การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
6
ในยุุคตอมา กฎของฟ ฎ สิกสซึ่งคนพบโดย Sir Issac Newton(1642-1727) ไดอธิบายถึงผลกระทบ ภายนอกหรือื แรงโน โ มถว งของโลกที โ ีม่ ีตอรา งกาย มนษย มนุ ษย โดยทแนวแกนการเคลอนทจะอางองจาก โดยที่แนวแกนการเคลื่อนที่จะอางอิงจาก ระนาบ X, Y, Z y
x การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
z
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
7
เราอาจมองระบบสําคัญของรางกายที่สัมพันธกัน ในกลไกการเคลือ่ นไหวดังนี้ -ระบบกระดูก ทําํ หนาทีี่เปนเสาเต็น็ ท -ระบบกล ระบบกลามเนอ ามเนื้อ ทาหนาทเปนเชอกขง ทําหนาที่เปนเชือกขึง -SOFT TISSUE ทําหนาที่เปนผาใบเต็นท โดยระบบประสาททําหนาที่รับสงขอมูลที่จะชวยใน การตดสิ ใ อ่ื นไหว ไ ั ินใจเคลื
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
8
The tent analogy. The skeleton is the tent pole. The muscles are the guy ropes, and the soft tissues are the canvas. การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
9
หนาที่ของระบบโครงกระดูกและกลามเนื้อ ระบบโครงกระดกก ระบบโครงกระดู ระบบกลามเนื้อ ระบบกลามเนอ 1.SUPPORTชวยพยุง 1.PRODUCE MOVEMENT ทาใหเกดการเคลอนไหวของอวยวะ ํใ ิ ื่ ไ ั
2.PROTECTION ป ป ปกปองอวยวะภายในทสาคญ ั ใ ี่สํ ั 3.MOVEMENT กระดูกและขอตอชวยใหเกิ ใ ดิ การเคลื่อนไหวของรางกาย จากการยืดื หดของกลามเนืือ้ 4.HOMOPOIESIS
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2.MAINTAIN POSTURE รกษาอรยาบถ ั ิิ ทาทาง 3.PRODUCE HEAT สรางความรอนโดยเปนผลจาก โ ป การทํางานและเปนกลไกสําคัญ ใ ในการรั ักษาอุณหภูมิของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
10
ในการศกษาเรองจุ ในการศึ กษาเรื่องจดศนย ดศูนยถวงของรางกาย ถวงของรางกาย CENTER OF GRAVITY: COG เราควรศึกษาเรือ่ งความ สมดุลของรางกาย เพือ่ ใหเขาใจแนวความคิด CG ของรางกายงายขึ้น เงือื่ นไขข ไ อจําํ กัดั พืน้ื ฐาน สําํ หรัับการรักั ษาสมดุล ของทาทาง POSTURAL STABILITY คอ ของทาทาง คือ การที การท่ ตองผสมผสาน COG ของรางกายแตละสวนเขา ดวยกัน การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
11
STABILITY AND SUPPORT - SIZE OF THE BASE OF SUPPORTจะเปนตัวกําหนด - ความสมดุลของรางกาย - ทาทางทีอี่ วัยั วะตางๆสามารถทําได ไ โดยสิ่งที่จะชวยสนับสนนได โดยสงทจะชวยสนบสนุ นไดแก แก - SUFFICIENT SPACE - ROOM FOR THE FEET
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
12
สมดุลของทายืน 4 ลักษณะ
2.
1.
3.
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
4 4.
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
13
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
14
ชนดของความสมดุ ชนิดของความสมดลล แบงเปน แบงเปน 2 ชนด ชนิด 1. STATIC EQUILIBRIUM สมดุุลขณะอยูนู ิ่ง 2. DYNAMIC EQUILIBRIUM สมดุลขณะที่รางกาย หรือวัตถุเคลือ่ นไหว การรักั ษาสมดุลตองอาศััยการฝฝกฝนจนเกิ ฝ ิดความ ชํานาญ จงจะสามารถรกษาสมดุ ชานาญ จึงจะสามารถรักษาสมดลไว ลไวได ได
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
15
STATIC EQUILIBRIUM FOR THE BODY 1. UPWARD FORCES
<from floor>
= DOWNWARD FORCES
<body weight+load of object>
2.FORWARD FORCES = BACKWARD FORCES <กม ไปข ไป า งหนา > <การยืดื ของกลามเนือื้ หลังั > 3.CLOCKWISE TORQUES = COUNTERCLOCKWISE < น้ําหนักที่ไมเทากัน
ASYMMETRIC LOAD >
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
TORQUES
<กลามเนื้อหลัง สะโพก>
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
16
ปจจัยที่ทําใหเกิดความสมดุล ประกอบดวย 1.ความสูงของจุดศูนยถวง 2.ขนาดของฐานรองรับ
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
17
ปจจัยที่ทําใหเกิดความสมดลล ประกอบด ปจจยททาใหเกดความสมดุ ประกอบดวย วย
1.ความสงของจดศนย ู ุ ู ถวง ถายิ่งต่ํา จะยิ่งเพิม่ ความสมดุล ขณะยืน ถามีการยกแขนขึ้น หรือ ถือน้ํา้ หนักเหนือระดับเอว จะทําให CG สูงขึ้น ซึ่งจะเปนการยากในการรักษาสมดลของร ซงจะเปนการยากในการรกษาสมดุ ลของรางกาย างกาย การลดความสููงของ CG จะชวยทําใหเกิดสมดุุล มากขึ้น การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
18
ปจจัยที่ทําใหเกิดความสมดลล ประกอบด ปจจยททาใหเกดความสมดุ ประกอบดวย วย
2.ขนาดของฐานรองรั ฐ บ ถายิ่งกวาง จะยิ่งเพิม่ ความสมดุลชวยใหมั่นคงขึ้น เชน ถายืนใหเทา ทั้ง 2 ชิดกัน ฐานรองรับจะกวางนอยลง ความ สมดลจะน สมดุ ลจะนอยกวาทายนแยกเทา อยกวาทายืนแยกเทา
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
19
LINE OF GRAVITY เสนผานจุุดศููนยกลาง เปนเสนสมมุติที่ลากผานจุดศูนยถว งในแนวดิ่ง วัตั ถุจะมีีสมดุลทีี่ดี LOG จะตอ งตกภายในฐานที ใ ี่ รองรับ ถายงใกลจุ รองรบ ถายิ่งใกลจดดศนย ศูนยกลางของฐานมาก กลางของฐานมาก เทาใด ความสมดุลจะมีมากเทานั้น เชน เมื่อหิ้ว ของหนักั ดว ยมือื เดีียว รา งกายจะมีกี ารชดเชย โดยเอียงตัวไปดานตรงขาม เพือ่ ใหเสนสมมุุติ LOG ตกภายในแนวฐาน การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
20
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
21
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
22
design of manual handling tasks common methods of carrying a load การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
23
2
1
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
4
3
5
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
24
นอกจากนี้ ความสมดุุลยังขึ้นอยูกู ับโมเมนตัม แรงกระทบ และ ความเสียดทาน เชน ถาเดินตานลม ควรวางเทาใหเหลื่อมกัน หรือ เมือ่ ยืน ื ไฟ ี่ ํ ั ิ่ ควรวางเทาเหลอมกน บนรถเมลหรอรถไฟทกาลงวง ื่ ั และโนมตัวมาดานหนาตามทิศทางที่รถกําลังวิ่ง ในเรื่อง ของความเสียดทาน ยิ่งความเสียดทานนอย จะยิ่งรักษา สมดุลได ไ ยาก เชน เมือื่ เดินบนพืนื้ นํา้ แข็็ง สําหรับปญหาจากรางกาย เช สาหรบปญหาจากรางกาย เชนน กระดู กร ดกสั กสนหลง นหลัง หาก แนวดิ่งเสียไป ก็จะเสียความมั่นคงสมดุุลได การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
25
การมองเห็ การมองเหนและปจจยดานจตใจ นและปจจัยดานจิตใจ เชนน การเดนขามขอบเหวทไมมอะไรกน เช การเดินขามขอบเหวที่ไมมีอะไรกั้น หรอเดน หรือเดิน ขามสะพานที่มีกระแสน้ําวน จะมีผลตอ กลามเนื้อที่ควบคุมการทรงตัวของรางกาย ดังนั้น จึงควรมองที่จดดใดจดหนึ จงควรมองทจุ ใดจุดหนงเหนอบรเวณทรู ่งเหนือบริเวณที่รส กวา ึกวา นากลัวตลอดเวลา
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
26
CENTER OF GRAVITY เปนจุดที่มวลรอบจุดนี้มีการกระจายเทากัน แลวอยู ใ ในสภาพสมดุ ลทุกทิศิ ทาง เมืือ่ มีกี ารเคลือ่ื นไหว ไ เกิดขึ้น สมดุุลจะเปลี่ยนไปโดยที่ CG จะเปลีย่ น ตาม - เปลยนทา เปลี่ยนทา CG เปลยน เปลี่ยน - CG จะเคลือ่ นไปในทิศทางที่น้ําหนัก เคลื่อนไป การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
27
วิธีการหา CG ของวัตถุุ ใชเสนสมมุติ LOG หรือ แนวลูกดิ่ง PLUMP LINE หาจุดตัดที่ มวลรอบแนวแกน x, y, z สมดุ สมดลกั ลกนน y z
x
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
28
Loctions of the centers of mass of body segments, mesured on the straight body in percent from their proximal ends Harless &Braune Fi h Fischer Dempster Fischer (1860) (1889) (1906) (1955)
sample size 2 3 1 8 head 36.2 43.3 upper arm 47 0 45.0 47.0 45 0 43.6 43 6 total body 58.6** **percent of the stature, measured from the floor up
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
Clauser, McConville &Young (1969)
13 46.6 51 3 51.3 58.8**
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
29
วิธีการหา CG ของรางกายมนุ วธการหา ของรางกายมนษย ษย 1. SIMPLE BALANCING 2. SEGMENTAL METHOD
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
30
1. SIMPLE BALANCING
Borelli ไดใชวิธีการ simple balancing ดังนี้
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
31
2. SEGMENTAL METHOD ใใชว ิธกี ารคําํ นวณหา CG ของแตล ะสว นของรางกาย แลว นํามาคิดเปน CG รวม X CG ,Y CG : co-ordination of total of the body X S , Y S : co-ordination of segment of the body MS
: individual segment mass
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
32
แกนใดๆ ใ CG = ผลรวมของ(มวลX ( X ระยะในแกนใดๆ) ใ ใ ) ผลรวมของมวล X CG = Σ (Xs)(Ms) / Σ Ms Y CG = Σ ((Ys)(Ms) )( ) / Σ Ms
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
33
ตัวอยาง จากรูป คา x,y co-ordinates di ของ CG ของแขนทอนบน แขนทอนลาง และ มือ ถููกกําหนดดังรูปู ใช segmentation methodในการหา CG ของแขนทั้งหมด
y
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
8 6 4 2
3,6
0
2
54 5,4 4
7,5
6 8
x
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
34
Segment
mass% x แขนทอนบน แขนทอนบน 0.45 3 แขนทอนลาง 0.43 5 มือ 0.12 7 Σ MS = 1.0 10 XCG = Σ XMS / Σ MS = 3.34 YCG = Σ yMS / Σ MS =
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
y XMS 6 1 35 1.35 4 2.15 5 0.84 3 34 Σ XMS = 3.34 Σ YMS =
YMS
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
35
Segment
mass% x แขนทอนบน แขนทอนบน 0.45 3 แขนทอนลาง 0.43 5 มือ 0.12 7 Σ MS = 1.0 10 XCG = Σ XMS / Σ MS = 3.34 YCG = Σ yMS / Σ MS = 4.02
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
y XMS 6 1 35 1.35 4 2.15 5 0.84 3 34 Σ XMS = 3.34 Σ YMS =
YMS
2.70 1.72 0.60 4.02
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
36
CG ของแขนทั้งหมด ไดแก
y 8 6 4 2 0
การศึกษาเกีย่ วกับระบบโครงสรางของรางกาย
3.34, 4.02 2
4
6 8
x
2502-230 Human Factors and Design: kulthida teachavorasinskun department of industrial design, faculty of architecture, CHULALONGKORN UNIVERSITY
Considerations of human characteristics 2
37