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Coordinación neuromuscular e integración sistémica

Storyboard

Modela cómo los subsistemas físicos (musculoesquelético, nervioso, cardiorrespiratorio) actúan de forma integrada y coordinada para producir movimiento funcional. Utiliza principios de sinergias musculares, acoplamiento energético y optimización multi-objetivo para describir el comportamiento emergente del sistema en tareas complejas como la marcha, el deporte o las actividades de la vida diaria.

>Modelo

ID:('ky', 188)


Dinámica musculoesquelética

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$M(q)\ddot q+C(q,\dot q)\dot q+G(q)=T_{\mathrm{neto}}+J^T F_{\mathrm{ext}}$

$F_{mathrm{ext}}$
Fuerza externa
$N$
$C(q,dot q)$
Matriz centrípeta/Coriolis
$kg·m²/s$
$G(q)$
Torque gravitatorio
$N·m$
$T_{mathrm{neto}}$
Torque neto
$N·m$
$J$
Jacobiano mecánico
$m/rad$
$M(q)$
Matriz de inercia
$m²kg$
$q$
Vector de coordenadas articulares
$rad$
$dot q$
Velocidad articular
$rad/s$
$ddot q$
Aceleración articular
$rad/s²$



>Modelo

ID:('gm', 1820)


Torque neto muscular

Storyboard



$T_{\mathrm{neto}}=\sum_{i=1}^{n}F_{m,i}r_i(q)$

$F_m$
Fuerza muscular
$N$
$T_{mathrm{neto}}$
Torque neto
$N·m$
$r(q)$
Brazo de palanca muscular
$m$
$q$
Vector de coordenadas articulares
$rad$



>Modelo

ID:('gm', 1821)


Optimización neural

Storyboard



$u^*(t)=\arg\min J_{\mathrm{cost}}$

$u^*$
Activación óptima
$-$
$J_{mathrm{cost}}$
Costo multiobjetivo
$-$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 1822)


Restricción de torque

Storyboard



$T_{\mathrm{neto}}=T_{\mathrm{requerido}}$

$T_{mathrm{neto}}$
Torque neto
$N·m$



>Modelo

ID:('gm', 1823)


Sinergias EMG

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$EMG(t)=\sum_{k=1}^{K}c_kS_k(t)$

$EMG$
Actividad muscular normalizada
$-$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 1824)


Coordinación segmentaria

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$C_{\mathrm{coord}}=\mathrm{corr}(q_{\mathrm{proximal}}(t),q_{\mathrm{distal}}(t))$

$C_{mathrm{coord}}$
Índice de coordinación
$-$
$q_{mathrm{distal}}$
Ángulo distal
$rad$
$q_{mathrm{proximal}}$
Ángulo proximal
$rad$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 1825)


Costo integrado

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$J_{\mathrm{cost}}=\int_0^t(u_1^2+u_2^2+w_s(T_1^2+T_2^2)+e_1^2+e_2^2),d\tau$

$J_{mathrm{cost}}$
Costo multiobjetivo
$-$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 1826)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$u^*$
u_star
Activación óptima
-
$EMG$
EMG
Actividad muscular normalizada
-
$J_{mathrm{cost}}$
J_cost
Costo multiobjetivo
-
$C_{mathrm{coord}}$
C_coord
Índice de coordinación
-
$F_{mathrm{ext}}$
F_ext
Fuerza externa
N
$F_m$
F_m
Fuerza muscular
N
$C(q,dot q)$
C
Matriz centrípeta/Coriolis
kg·m²/s
$G(q)$
G
Torque gravitatorio
N·m
$T_{mathrm{neto}}$
T_neto
Torque neto
N·m
$r(q)$
r
Brazo de palanca muscular
m
$J$
J
Jacobiano mecánico
m/rad
$M(q)$
M
Matriz de inercia
m²kg
$q_{mathrm{distal}}$
q_distal
Ángulo distal
rad
$q_{mathrm{proximal}}$
q_proximal
Ángulo proximal
rad
$q$
q
Vector de coordenadas articulares
rad
$dot q$
qdot
Velocidad articular
rad/s
$ddot q$
qddot
Aceleración articular
rad/s²
$t$
t
Tiempo
s

ID:(0, 188)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile