1. 3D
Kinematisk
analyse
av
skiskøyting
på
tredemølle
Lab
4
–
IBI312
Idrettsbiomekanikk
og
metoder
Stavros
Litsos
Norges
Idrettshøgskole
B.Sc
Idrettitenskap
-­‐
Idrettsbiologi
2013

2. Innholdsfortegnelse
Introduksjon
3
Material
og
metode
3
Spørsmål,
Svar
og
Diskusjon:
4
Referanseliste
8

3. Introduksjon
Hensikten med denne oppgaven er å utføre en 3D kinematisk analyse for skiskøyting ved
bruk av padleteknikk på tredemølle, for å se på forskjellen mellom god hengside og
dårlig hengside. Allerede eksisterende datamaterial fra en forsøksperson (FP) med god
padleteknikk vil anvendes som et referansepunkt med sikte på å analysere FP som deltok
i vårt forsøk. Matlab vil benyttes til databehandling for å plotte inn grafer og sette dem
opp mot vårt referansepunkt.
Material
og
metode
FP stilte opp i korte bokser og 26 markører ble festet på følgende segmenter:
På bekken og bein: spina iliaca anerior superior, - trochanter, - lår, - kne, - legg og –
ankel for henholdsvis venstre og høyre side.
På ski og staver: binding, - bak på ski, - fremme og oppe på ski, - oppe på stav,- nede på
stav for henholdsvis høyre og venstre ski. [1]
Det ble brukt en tredemølle til skiskøyting, Oqus kamera til videopptak og en tredemølle-
software lagt av Bjarne Rud, førsteamanuensis på seksjon for fysisk prestasjonsevne på
Norges Idrettshøgskole (NIH), til å styre tredemølla.
FP skøyter på en belasting hvor padling er gusting, og et opptak med padling mot god og
dårlig hengside ble gjennomført.

4. Spørsmål,
Svar
og
Diskusjon:
Figur 2 (a,b)
rotasjon bekken
rotasjon skulder
rotasjon bekken hengside
rotasjon skulder hengside
rotasjon bekken friside
rotasjon skulder friside
maks min diff travel isett forlater diff
24.9
18.7
−14.7
−5.9
39.7
24.6
76.1
48.8
20.9
17.5
−13.2
−6.4
−6.9
−2.6
15.7
12.9
−27.8
−20.1
28.9
19.3
1 2 3 4 5 6
−0.5
0
0.5
1
a) s1 (sort), hengski (rød), friski (blå) og strekfigur sett ovenifra, bekken (sort), skulder (magentarød)
distansesideveis(m)
distanse i fartsretningen (m)
6 6.5 7 7.5 8 8.5 9
−30
−20
−10
0
10
20
30
b) rotasjon bekken (sort) og skulder (magentarød) om lengdeaksen
vinkel(grader)
tid (s)
Figur a) viser s1´s (sort) og midt ski´s bevegelse sett ovenifra, strekfiguren er sett i samme plan (xy)
ved isett av ski. Figur b) viser rotasjon om lengdeaksen for bekken (sort) og skulder (magentarød),
markeringer for isett/forlater stav (stiplet linje) og isett/forlater ski (hel linje), rød = hengside, blå = friside.

5. Figur 3: Oversikt over FP sett skrått forfra og skrått bakfra
Figur 4 (a,b)
−0.5
0
0.5
1
1.5 −0.5
0
0.5
1
1.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
y(m)
SF 25 5 vh Skrått forfra
x(m)
z(m)
−0.5
0
0.5
1
1.5
−0.5
0
0.5
1
1.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
x(m)
SF 25 5 vh Skrått forfra
y(m)
z(m)
rotasjon bekken
rotasjon skulder
rotasjon bekken hengside
rotasjon skulder hengside
rotasjon bekken friside
rotasjon skulder friside
maks min diff travel isett forlater diff
30.2
14.4
−19.6
−18.8
49.8
33.1
107.0
65.8
−14.1
−14.8
13.1
13.6
7.5
7.8
4.4
−7.2
21.6
22.6
−8.7
−20.8
1 2 3 4 5 6
−0.5
0
0.5
1
a) s1 (sort), hengski (rød), friski (blå) og strekfigur sett ovenifra, bekken (sort), skulder (magentarød)
distansesideveis(m)
distanse i fartsretningen (m)
4 4.5 5 5.5 6 6.5
−30
−20
−10
0
10
20
30
b) rotasjon bekken (sort) og skulder (magentarød) om lengdeaksen
vinkel(grader)
tid (s)
Figur a) viser s1´s (sort) og midt ski´s bevegelse sett ovenifra, strekfiguren er sett i samme plan (xy)
ved isett av ski. Figur b) viser rotasjon om lengdeaksen for bekken (sort) og skulder (magentarød),
markeringer for isett/forlater stav (stiplet linje) og isett/forlater ski (hel linje), rød = hengside, blå = friside.

6. Figur 5: Oversikt over FP sett skrått forfra og skrått bakfra.
1) Hva er hovedforskjellene på 2D og 3D kinematiske analyser? Beskriv det som i
3D kinematikk kalles lokale koordinatsystemer.
For å kunne være i stand til å beskrive segmentets posisjon i rommet, er vi avhengige av å
bruke et koordinat system, kalt for Det Kartesianske Koordinat Systemet. Innenfor det
kartesianske koordinat systemet, bruker man et eller flere referansepunkter. Et av dem,
kalt for inertial, er ”Newtonian Frame of referance”, eller bedre kjent som det Globale
Koordinat Systemet (GCS). [2]
Forskjellen mellom 2D Kinematikk, kalt for planar analysis, og 3D Kinematikk, kalt for
spatial analysis, ligger i referansepunktene som anvendes. I 2D Kinematikk finnes det 2
koordinater, en x og en y (0,0), som vil henholdsvis gjenspeile lengde og høyde . I 3D
Kinematikk derimot, finnes det 3, en x,y og z (0,0,0), som vil henholdsvis gjenspeile
lende, høyde og dybde. [2][3]
2D 3D
Figur 6:Oversikt over 2D og 3D Kinematikk [4]
−0.5
0
0.5
1
1.5 −0.5
0
0.5
1
1.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
y(m)
SF 25 5 hh 2 Skrått forfra
x(m)
z(m)
−0.5
0
0.5
1
1.5
−0.5
0
0.5
1
1.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
x(m)
SF 25 5 hh 2 Skrått forfra
y(m)
z(m)
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡ −
=
)cos()sin(0
)sin()cos(0
001
)(
)cos(0)sin(
010
)sin(0)cos(
)(
100
0)cos()sin(
0)sin()cos(
)(
θθ
θθθ
θθ
θθ
θ
θθ
θθ
θ
x
y
z
R
R
R
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡ −
=
)cos()sin(
)sin()cos(
)(
θθ
θθ
θR

7. Det vil være mer hensiktsmessig å bruke 3D kinematikk for å beskrive bevegelser som
skjer i flere plan og gi oss et godt bilde av kroppen i rommet enne 2D kinematikk, som
anvendes som regel for å beskrive begavelser som skjer i et plan.
Lokal koordinat system betraktes som et sekundært koordinat system og er definert på
grunnlag av et ledd. Dette systemet har til hensikt å gi et oversiktlig bildet av bevegelsen
som foregår på lokalnivå og vil komme til utrykk via grader i fleksjon/ekstensjon,
abduksjon/adduksjon, innover/utover rotasjon på bakgrunn av anatomisk utgangsstilling.
Dette uavhengig av hvor kroppen befinner seg i rommet. Tilbake til oppgaven, vil dette gi
et godt grunnlag for teknikkbeskrivelse ved å se på de ulike fasene som trer inn,
samsvaret mellom rotasjon i bekkenet sett i forhold til skulderen, kroppens stilling ved
fraspark og skias, samt stavenes posisjon når bevegelsen igangsettes.
2) Sammenlign rotasjonen rundt lengdeaksen i bekken og skulder (øvre del av rygg) for
”god” og ”dårlig” hengside for deres FP. Sammenlign deres FP med forsøkspersonene
beskrevet på sidene 17,18, 24 og 8 i ”Beskrivelse metode for teknikk analyser på
tredemølle ved lab”. Diskuter eventuelle forskjeller.
På bakgrunn av figur 4(b), sammenlignet med figur 2(b), ser vi at i figur 4b, er det et
symetrisk forhold mellom rotasjon om lengdeaksen for bekken og skulder ved god
hengside. Dette ser ut til å stemme i overens med vår referanse FP vist i Figur 8D [1]. En
god padleteknikk er karakterisert av at aksen gjennom skulderleddene følger aksen
gjennom hofteleddene. Det innebærer at aksen gjennom hofteleddene ligger på tvers av
hengskia I starten av stavtaket og på tvers av friskia I avslutningen av stavtaket (ibid). En
riktig gjennomføring av teknikken vil dermed føre til en god tyngdeoverføring og lengre
arbeidsvei for armer og bein (ibid).
Differansen for skulder og bekken ligger på henholdsvis 49,8 og 33,1 for god hengside,
mens for dårlig hengside ligger den på 39,7 og 24,6. Vår referanse FP på side 24 (ibid)
har kommet opp i 40 og 35,7 for henholdsvis rotasjon i bekken og rotasjon i skulder. Jo
større differansen, dess større rotasjon vil det ta sted, og dermed en økt kraftutvikling mot
den vektoren man skal. I figur 4(b) ser vi at FP dreier i både hofte og skulder, noe som
også er tilfelle i figur 8D (ibid), mens figur 2(b), ser vi at FP dreier veldig lite i både hofte
og skulder.
I figur 4a: magentarød skulder i forhold til sort bekken, kan man se at FP er veldig
foroverlent (stor avstand mellom skulder og bekken) ved isett av skia mens veldig rett
opp-ned rett før han skal sette i den andre skia (friskia eller høyreski med tanke på den
grafen). Det er av stor betydning at fraskyvet med beina starter umiddelbart etter isett for
at utøveren ikke blir stående og beholder en stor vinkel i hofte- og kneleddet under
skyvet, sånn som det er illustrert i fra vår referanse-FP (ibid). Dette vil gi dårlige
betingelser for strekkmuskulætur og økt energiomsetning (ibid). Dessuten vil det føre til
redusert kraftutvikling, grunnet statisk muskelbruk, samt tap av muskelkraft ved isettstart
.

8. Sist, men ikke minst er det viktig å se på tyngdepunktets plassering i forhold til
støtteflaten. På bakgrunn av figur 4a, kan vi se at tyngdepunktet er foran ankelleddet, som
illustrerer den gode hengsiden, i motsetning til figur 2(b), noe som ser ut til å stemme i
overens med vår referanse-FP på side 20 (ibid). Riktig og optimal padleteknikk vil
betraktes den som er karakterisert av at tyngdepunktet ligger foran ankelleddet, og
samtidig vil den ligge på innsiden av skia ved isett (ibid). Dette er veldig godt illustrert på
side 20. Å beholde tyngdepunktet foran ankelleddet ved isettstart vil gi opphav til at
fraskyvet med beina starter rett etter isett, og fraskyvet vil gi kraft langs den vektoren
man skal (ibid).
Referanseliste
[1] “Beskrivelse av teknikk analyser i padling og dobbeldans på tredemølle ved lab.
for bevegelsesanalyse på Norges Idrettshøgskole.” Oslo, Norway.
[2] D. G. E. Robertson, Research Methods in Biomechanics. Human Kinetics 1, 2004,
p. 309.
[3] Dennis Brandborg Nielsen Marika Daugaard, “Comparison of angular
measurements by 2D and 3D gait analysis,” School of health sciences, Jönköping
University.
[4] E. Whitman, “3D Kinematics.” [Online]. Available:
http://www.google.no/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&
ved=0CDQQFjAA&url=http://www.cs.cmu.edu/~cga/kdc-
10/ewhitman1.pptx&ei=atFAUdi0I8XotQb4zIDICQ&usg=AFQjCNGJrqCayz6aus
_Nmz6x181ztAzLpg&bvm=bv.43287494,d.Yms.