موسسه آموزش عالی آپادانا فصلنامه پیشرفت های مهندسی در حوزه پزشکی و مواد - 1 1 2025 05 29 Kinetic analysis in three-dimensional movements using two-dimensional inverse dynamics methods تحلیل سینتیک در حرکات سه‌بعدی با استفاده از روش‌های دینامیک معکوس دوبعدی 19 30 10.22051/jera.2021.31891.2698 FA ماجد دانشجوی دکتری رشته مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد واحد تهران جنوب مرکز جامع توانبخشی، جمعیت هلال احمر جمهوری اسلامی ایران، تهران، ایران شهاب استادیار، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب، تهران، ایران مرتضی استادیار، گروه مهندسی مکانیک – هوافضا – مهندسی پزشکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد رامسر، رامسر، ایران فرهاد استاد مرکز تحقیقات توانبخشی اعصاب اطفال، گروه ارگونومی، دانشگاه علوم توانبخشی و سلامت اجتماعی، تهران، ایران 2025 04 09 In this paper, the obstacles to solving three-dimensional motion problems using two-dimensional Newton-Euler analyses are presented and examined. The three-dimensional motion analysis method used in industry and medicine is based on a robotic approach and is based on the mathematics of matrix analysis. This approach requires a deep understanding of matrix mathematics and controlling the accuracy of its performance at each stage, which has its own complexities. The aim of this paper is to correct two-dimensional methods for analyzing problems that are inherently three-dimensional and require spatial geometric vector analyses. The main method proposed in this paper to solve the major problem of three-dimensional analyses is to use a two-dimensional image of the member length instead of using the full length of the member in calculations, especially when calculating the moment of inertia of three-dimensional objects on a plane. This research is a type of mathematical analysis and proves the similarity of the results between two two-dimensional and three-dimensional approaches in the analysis of three-dimensional problems. The analysis tool in this study is the inverse dynamics method. The assumption of dynamic determinism governs the analysis, that is, for each unknown variable, an equation between the variables in the problem is necessary. This is important in most problems assuming that the spatiotemporal data of the movement of each member and at least one end or joint in the mechanism are known. The results obtained in this paper show that it is possible to calculate the moment of inertia of three-dimensional objects moving in space using two-dimensional kinematic analyses. The advantages and disadvantages of both three-dimensional and two-dimensional methods are mentioned in this research. The use of two-dimensional methods in the analysis of three-dimensional objects moving in space using two-dimensional methods provides a better understanding of the movement and monitoring the results. Also, with this approach, researchers can monitor the accuracy of the results and the spatiotemporal trend of kinematic variables and prevent and avoid computational errors and mathematical modeling in describing three-dimensional movements. در این مقاله موانع حل مسائل سه‌بعدی حرکت با استفاده از تحلیل‌های دوبعدی نیوتن اویلر ارائه و بررسی می‌شود. روش تحلیل سه‌بعدی حرکت که در صنعت و پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد بر مبنای نگرش رباتیک و بر مبنای ریاضیات تحلیل ماتریس‌ها استوار است. این رویکرد نیازمند درک عمیق ریاضیات ماتریس و کنترل صحت عملکرد آن در هر مرحله پیچیدگی‌های خود را دارد. هدف در این مقاله تصحیح روش‌های دوبعدی برای تحلیل مسائلی است که ذاتاً سه‌بعدی هستند و نیازمند تحلیل‌های برداری هندسی فضایی می‌باشند. روش اصلی پیشنهادی در این مقاله برای رفع مشکل عمده تحلیل‌های سه‌بعدی، استفاده از تصویر دوبعدی طول عضو به جای استفاده از طول کامل عضو در محاسبات به ویژه در هنگام محاسبه ممان اینرسی اجسام سه‌بعدی در صفحه است. این تحقیق از نوع تحلیل ریاضی و اثبات همسانی نتایج بین دو نگرش دو و سه‌بعدی در تحلیل مسائل سه‌بعدی می‌باشد. ابزار تحلیل در این مطالعه روش دینامیک معکوس است. فرض معین بودن دینامیکی حاکم بر تحلیل است یعنی به ازای هر متغیر مجهول یک معادله فی مابین متغیرهای موجود در مسئله ضرورت دارد. این مهم در اغلب مسائل با فرض معلوم بودن داده‌های فضایی زمانی حرکت هر عضو و معلوم بودن حداقل یک انتها یا مفصل در مکانیزم است. نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می‌دهد امکان محاسبه ممان اینرسی اجسام سه‌بعدی متحرک در فضا با استفاده از تحلیل‌های دوبعدی سینماتیک فراهم است. مزایا و معایب دو روش سه‌بعدی و دوبعدی در این تحقیق اشاره شده است. استفاده از روش‌های دوبعدی در تحلیل اجسام سه‌بعدی که در فضا حرکت می‌کنند با استفاده از روش‌های دوبعدی امکان درک بهتر حرکت و نظارت بر نتایج را فراهم می‌آورد. همچنین محققان با این رویکرد می‌توانند بر صحت نتایج و روند فضایی زمانی متغیرهای سینماتیک نظارت نمایند و از بروز خطاهای محاسباتی و مدل‌سازی ریاضی در توصیف حرکات سه‌بعدی پیشگیری و اجتناب نمایند. /downloadfilepdf/104616