Cinemática 2D de caballos al trote mediante videometría y modelamiento matemático

Abstract

Currently, the direct observation method is used to assess the movement of horses; however, this method is limited, totally subjective, and many details of the musculoskeletal system functionality cannot be detected and evaluated because they are not perceptible to the naked eye. This study aimed at developing a mathematical model that calculates, plots, and simulates the 2D angular movement of some horse joints. The horse musculoskeletal system was modeled as a mechanical system of rigid bodies articulated by 15 simple joints. The mathematical solution of the mechanism was obtained from the standpoint of inverse kinematics (flat) liabilities. We constructed 15 link equations, associating the body segments of the system in movement with an inertia base, and used the mathematical optimization method based on the least squares calculation. We obtained kinematic curves of the main joints, as well as the trajectories (height) of the markers on fore and hind coronary band (hoofs), and a simulation of the mechanical system. This tool removes subjectivity and enables veterinarians to observe, evaluate (qualitatively and quantitatively), diagnose, and investigate different phenomena of the horse gait. ResumenActualmente, el método de observación directa se utiliza para evaluar el movimiento de los caballos; sin embargo, este método es limitado dado que es totalmente subjetivo y muchos detalles de la funcionalidad del sistema músculo-esquelético no pueden ser detectados y evaluados, debido a que no son perceptibles a simple vista. El principal objetivo de este estudio fue desarrollar un modelo matemático que permita calcular, graficar y simular el movimiento angular, en dos dimensiones, de algunas articulaciones de los caballos. El aparato locomotor del caballo fue modelado como un sistema mecánico de cuerpos rígidos articulados por 15 juntas simples. La solución matemática del mecanismo se hizo desde el punto de vista del pasivo de la cinemática inversa (plana); se Two-Dimensional Kinematics of Horses at Trot Through Videiomatry and Mathematical Modelingconstruyeron 15 ecuaciones de cadena, asociando los segmentos corporales del sistema en movimiento con la base inercial, y fue utilizado el método de optimización matemática basada en el cálculo de los mínimos cuadrados.En este estudio se obtuvieron las curvas cinemáticas de las principales articulaciones, las trayectorias (altura) de los marcadores sobre las bandas coronarias trasera y delantera (cascos) y una simulación del sistema mecánico. Esta herramienta elimina la subjetividad y permite a los veterinarios observar, evaluar (cualitativa y cuantitativamente), diagnosticar e investigar sobre diferentes fenómenos de la marcha de los caballos.Palabras clave: Cinemática angular; Cinemática inversa; Marcha quina; Modelo matemático; Videometría. ResumoAtualmente, o método de observação direta utiliza-se para avaliar o movimento dos cavalos; porém, este método é limitado já que é totalmente subjetivo e muitos detalhes da funcionalidade do sistema músculo-esquelét...