Entwicklung und Anwendung einer Richtlinie zur Modellbildung und Simulation hybrider biomechanischer Mehrkörpersysteme - Lippeck, A. (2001)
Ziel dieser Arbeit war es, komplexe sportliche Bewegungen mit Hilfe von algorithmischen Suchverfahren der Informatik zu analysieren. Die Bedeutung dieses Vorgehens liegt darin, dass technologisch vorliegende Begrenzungen bei ausschließlich biomechanischer Analyse der komplexen sportlichen Bewegung durch approximative Verfahren aus der Informatik umgangen und dabei dennoch praktikable Lösungen erhalten werden können. Eine weitere "ökonomische" Bedeutung ist in der Tatsache zu sehen, dass vor nicht allzu langer Zeit vergleichbare Problemstellungen einen immensen Aufwand von Rechnerkapazitäten und eine intensive Zusammenarbeit von Wissenschaftlern unterschiedlicher Disziplinen erforderte ("the scientist engaging in this field should be anatomist, physiologist, mathematician, Computer and Systems scientist, engineer, and, possibly, programmer, all in one person" (Hatze, 19S4, S. 21)), können mit den Möglichkeiten der heute einsetzbaren Hard- und Software Lösungen komplexer Systeme durch einzelne Forscher bereits in einer adäquaten Zeitspanne erreicht werden. Die erste Optimierungsanalyse beschäftigte sich mit dem Kippaufschwung vorlings vorwärts am Reck oder Barren. Die Verfügbarkeit von vielen (verschiedenen) Lösungen eines Kippaufschwungs ermöglichte die Durchführung einer Clusteranalyse auf der Grundlage von kinematischen Parametern der Bewegung. Das Ergebnis dieser Analyse revidiert die Meinung des größten Teils der Turn-Fachliteratur zur wichtigsten Aktion beim Kippaufschwung. So ist nach den Erkenntnissen der Analyse in dieser Arbeit hauptsächlich die Aktion des Stemmens in den Armen und nicht eine Aktion in der Hüfte für das Erreichen eines Kippaufschwungs verantwortlich. Diese Aussage erhält dadurch Gewicht, dass beim Optimierungsvorgang mit den Optimierungsalgorhythmen aus der Grundgesamtheit aller - mit dem MKS-Modell möglichen - Bewegungen diejenigen ausgewählt werden, die die Lösung eines Kippaufschwungs beinhalten. Die Ergebnisse können in der Sportpraxis ihre Anwendung finden, wenn beim Erlernen der Bewegung die Aufmerksamkeit weg von der Aktion in der Hüfte hin zur Aktion der Arme gelenkt wird. Bei der zweiten (sportlichen) Bewegung, die zur Analyse ausgewählt wurde, handelt es sich um einen Wurf mit der Zielsetzung "maximale Wurfweite". Die Optimierungsanalyse dieser komplexen Bewegung führte dazu, dass die bisher bekannten (prinzipiellen) Empfehlungen für optimale Würfe in Frage gestellt werden müssen. Allgemein erweist sich das Hilfsmittel Optimierungsalgorithmus in Verbindung mit einer leistungsfähigen MKS-Software als geeignet, sportrelevante Fragestellungen zur Struktur einer Bewegung zu bearbeiten bzw. eine Antwort darauf zu finden. Die Bewegungsanalyse erhält durch die Möglichkeit der Suche nach optimalen Bewegungen - unabhängig von einem menschlichen Beweger - eine neue Qualität, da sämtliche kinematische Daten einer Bewegung jederzeit dem Analyseprozess zur Verfügung stehen und diese Daten nicht von der Leistungsklasse des menschlichen Bewegers abhängig sind. Zusätzlich werden Auswirkungen in der Bewegungsstruktur bei Veränderung der kinematischen Parameter durch die Verwendung einer MKS-Software unmittelbar sichtbar. Dieökologische Validität gilt es, in einem zweiten Schritt zu überprüfen. Im weiteren Verlauf einer Optimierungsanalyse auf der Basis der in dieser Arbeit vorgestellten Vorgehensweise ist die Analyse zusätzlicher verschiedener Bewegungen denkbar. Spannend wäre vor allem die Erforschung von Bewegungen, bei denen mehrere, schon bekannte Bewegungsalternativen bestehen. So könnte zum Beispiel beim Speerwurf durch das Einbeziehen der dritten Dimension die Effektivität der Rotationswurftechnik im Vergleich zum geradlinigen Wurf untersucht werden. Der Einsatz von Optimierungsalgorithmen würde zur besten Lösung führen. Ebenso ist natürlich eine zusätzliche Erweiterung der Komplexität der MKS-Modelle im Hinblick auf die Anzahl der Gelenke, der Freiheitsgrade, bzw. eine genauere Modellierung möglich. Bisher scheitern diese Anliegen noch an der Leistungsfähigkeit der zur Verfügung stehenden Computer. Doch dürften auf Grund der aktuellen Eeistungsentwicklung von Computern und Softwareprogrammen auch diese Beschränkungen in naher Zukunft überwunden werden können.