Biomechanik

Biomechanik

Biomechanik ist die Lehre von der Bewegung, Funktion und Struktur der mechanischen Form lebender Organismen. Hochgeschwindigkeitskameras werden seit Jahren eingesetzt, um die Bewegungen des menschlichen Körpers zu untersuchen, einschließlich des Zusammenspiels von Sehnen, Bändern, Knochen und Muskeln. Im Sport konzentriert sich die Biomechanik auf die Aktionen des Körpers und die Bewältigung der einzelnen Aufgaben. Bei der Ausführung einer Kniebeuge beispielsweise werden die Position und die Bewegungen von Füßen, Knien, Beinen, Hüften, Rücken, Schultern und sogar Armen untersucht. Die Biomechanik wird auch in der orthopädischen Forschung und Entwicklung von Implantaten, z. B. von Gelenken, eingesetzt. Die Erforschung der Leistungsfähigkeit von Biomaterialien, wie z. B. Gelenkimplantaten, spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung des Designs für medizinische Zwecke.

Die Biomechanik befasst sich nicht nur mit dem menschlichen Körper, sondern auch mit Tieren und manchmal mit Pflanzen.

Anderson-Labor für evolutionäre Biomechanik

Ein wichtiger Forschungsbereich des Labors ist die Erforschung der Mechanismen des Schneidens und Einstechens in der Natur. Dabei werden verschiedene biologische Werkzeuge (Zähne, Stacheln, Krallen) sowie die Widerstandsfähigkeit verschiedener biologischer Gewebe gegen das Schneiden oder Einstechen experimentell getestet.

Springroboter mit anfänglicher Anpassung der Körperhaltung und einem Selbstaufricht-Mechanismus

Um die Sprungleistung zu verbessern, wird in dieser Arbeit ein springender Roboter mit anfänglicher Anpassung der Körperhaltung und einem Selbstaufrichtungsmechanismus vorgestellt. Für den Sprungmechanismus wird ein segmentiertes Getriebe verwendet, das eine Feder zur Speicherung und schnellen Freisetzung von Energie spannt und auslöst. Die vorderen und hinteren Stützbeinpaare werden für die anfängliche Anpassung der Körperhaltung verwendet. Ein Ende jedes Sprungbeins ist mit einer Feder verbunden, während das andere Ende mit der notwendigen Verkabelung verbunden ist. Auf diese Weise kann der Roboter bei der Landung seine Ausrichtung aus einer verkehrten Haltung korrigieren und gleichzeitig seine Sprungbeine wieder aufrichten und Energie speichern.

Landung auf Ästen beim Frosch Trachycephalus resinifictrix (Anura: Hylidae)

Frösche (Lissamphibia: Anura) sind für ihre sprunghafte Fortbewegung bekannt, die mit zahlreichen anatomischen Spezialisierungen zusammenhängt, die für diese Gruppe charakteristisch sind. Während die Biomechanik des Starts bei Fröschen eingehend untersucht wurde, ist über die Landung der Frösche nach einem Sprung weit weniger bekannt. Neben terrestrischen und aquatischen Arten haben mehrere Froschlinien eine arboreale Lebensweise angenommen, und insbesondere die Biomechanik der Landung auf schwierigen, kleinen und unvorhersehbaren Substraten wie Blättern oder Ästen ist praktisch unbekannt. Hier untersuchten wir die Landekinematik des Baumfrosches Trachycephalus resinifictrix (Hylidae) auf einem Holzstab, der einen kleinen Baumast imitieren sollte.