Development of Proprioceptive Senses by Human Machine Computer Intercation

Year 2019, Special Issue 2019, 177 - 184, 31.10.2019

Uğur Fidan Mehmet Yıldız Aslıhan Şahan

https://doi.org/10.31590/ejosat.637808

Cited By: 1

Abstract

Balance that is responsible for maintaining stable movements against external forces or maintaining body posture; change direction, stop, hold, move the object and so on. controls kinetic and kinematic movements.These movements provide visual, verstibular and proprioceptive systems by processing the data in the brain balance center.The proprioceptive system, which starts with the mechanoreceptors in the muscles, joints and tendons, perceives changing positions, states or forces, helps the brain to perceive the position of the body and limbs.There are different treatment and exercise programs to improve the mobility of the patients who need physical therapy and rehabilitation due to any discomfort or the athletes who need to perform at high level.Today, developing human computer interaction (HMI) tools are being used as in all areas, physical therapy and rehabilitation as well as in sports. This study aims to develop a proprioceptive senses and to realize a measurement system in which the progress of development can be followed. The system consists of three basic parts: hardware, mechanical and software. The data received by the Zemic L6E force sensor which measures the deviation from the center of balance of the person is transferred to the microcontroller via serial synchronous communication. The transmitted data is sent to the PC software via wireless communication module by calculating the force values with the controller software. The data transferred to the PC were processed and used to manipulate objects in games designed in the Unity game engine. Thus a person of game-based exercise system was created for the development of proprioceptive sense. The deviation of the center of gravity of the individual on the frontal and lateral axes was measured with the developed system. A healthy individual oscillated ± 1 ° on the frontal axis and ± 1 ° on the lateral axis during the 30 s test. With the developed measurement and exercise program, a healthy individual was employed by adhering to the application schedule of the program. At the end of the exercise program, oscillation angles in the frontal and lateral axes were measured again. At the end of the exercise, it was observed that the individual oscillated ± 0.2o in the frontal axis and ± 0.03o in the lateral axis. The results show that proprioceptive senses can be measured and improved by human computer interaction tools.

Keywords

Lower extremity, Balance, Proprioceptive Sense, Unity, Game Based Exercise

Project Number

18.Fen.Bil.43

İnsan Bilgisayar Etkileşimi ile Proprioseptif Duyuların Geliştirilmesi

Abstract

Dış
ortamdan gelen kuvvetlere karşı kararlı hareketler yapabilme veya vücut
postürünün korunmasından sorumlu olan denge yön değiştirme, durma, tutma,
nesneyi hareket ettirme vb. kinetik ve kinematik hareketleri kontrol
etmektedir. Bu hareketler görsel, verstibüler ve proprioseptif sistemlerden
alınan verilerin beyin denge merkezinde işlenmesi ile sağlamaktadır. Kas, eklem
ve tendonlarda bulunan mekanoreseptörlerin değişen pozisyon, durum ya da
güçleri algılaması ile başlayan proprioseptif sistem vücudun ve uzuvların
konumunun beyin tarafından algılanmasına yardımcı olur.  Herhangi bir rahatsızlık nedeni ile fizik
tedavi ve rehabilitasyona ihtiyaç duyan hastalar veya üst düzey performans
göstermesi gereken sporcuların hareket yeteneklerini geliştirmek için farklı
tedavi ve egzersiz programları bulunmaktadır. Günümüzde gelişmekte olan insan
bilgisayar etkileşim (HMI) araçları her alanda olduğu gibi fizik tedavi ve
rehabilitasyon ile spor alanında da kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışma,
propriyoseptif duyularının geliştirilmesi ve gelişimin süreceinin takip
edelebildiği bir ölçüm sistemini gerçekleştirmeyi amaçlamaktadır.
Gerçekleştirilen sistem donanım, mekanik ve yazılım olmak üzere üç temel
bölümden oluşmaktadır. Kişinin denge merkezinden
sapmasını ölçen Zemic L6E kuvvet sensörü ile alınan veriler seri senkron
haberleşme ile mikrodenetleyiciye aktarılır. Aktarılan veriler denetleyici
yazılımı ile kuvvet değerleri hesaplanarak kablosuz haberleşme modülü üzerinden
PC yazılımına gönderilir. PC’ ye aktarılan veriler işlenerek Unity oyun motorunda tasarlanan
oyunlarda cisimleri yönlendirmek için kullanılmıştır. Böylece kişilerin
proprioseptif duyularının geliştirilmesi için oyun tabanlı bir egzersiz sistemi
oluşturulmuştur. Geliştirilen sistem ile bireyin ağırlık merkezinin frontal ve
lateral eksenlerdeki sapması ölçülmüştür. Sağlıklı bir bireyin 30 s test
süresince frontal eksende ±1^o, lateral eksende ±1^o
salınım yaptığı görülmüştür. Geliştirilen ölçüm ve egzersiz programı ile sağlıklı bir birey programın uygulama
takvimine bağlı kalınarak çalıştırılmıştır. Egzersiz programı sonunda frontal ve
lateral eksenlerdeki salınım açıları tekrar ölçülmüştür. Egzersiz sonunda
bireyin frontal eksen ±0.2^o, lateral eksende ±0.03^o
salınım yaptığı görülmüştür. Elde edilen sonuçlar proprioseptif duyuların insan
bilgisayar etkileşim araçları ile hem ölçülebileceği hem de
geliştirilebileceğini göstermektedir. 

Keywords

Alt ekstremite, Denge, Proprioseptif Duyu, Unity, Oyun Tabanlı Egzersiz

Supporting Institution

Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Project Number

18.Fen.Bil.43

Thanks

Bu çalışmanın gerçekleştirilmesi için gereken altyapı desteğinden dolayı Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü’ne teşekkür ederiz (18.Fen.Bil.43).

References

• Akseki, D., Erduran, M., Özarslan S., Pınar, H.,(2010). Patellofemoral ağrı sendromu saptanan hastalarda,dizde vibrasyon duyusu, propriosepsiyon duyusu ile paralel olarak algılanmaktadır: Pilot çalışma. Eklem Hastalık Cerrahisi
• Ateş, B., Çetin, E., Yarım, İ., (2017). Kadın Sporcularda Denge Yeteneği ve Denge Antrenmanları. Gaziantep Üniversitesi Spor Bilimleri Dergisi
• Demir, A. ve Akın, M. (2018). Aktif Video Oyunları ve Wobble Board Denge Antrenmanının 6 Yaş Çocuklarda Dinamik Dengeye Etkisinin Karşılaştırılması. Gaziantep Üniversitesi Spor Bilimleri Dergisi, 3(4): 109- 121.
• Erdoğan, C.S., Er, F., İpekoğlu, G., Çolakoğlu, T., Zorba, E., Çolakoğlu, F.F., (2016). Farklı denge egzersizlerinin voleybolcularda statik ve dinamik denge performansı üzerine etkileri. Spor ve Performans Araştırmaları Dergisi
• İşler, K.A., (2007). Titreşimin performansa etkisi. Spor Bilimleri Dergisi, 18 (1): 42-56
• Fidan, U., Yıldız, M., Şahan, A., Gün, A., (2018). Development Of Static And Dynamic Equation In The Lower Extremity: Design And Verifying Of Game Based Exercise And Measurement Device. 9 Th International Biomechanics Congress
• Kaynak, H., Altun, M., Özer, M., Akseki, D., (2015). Sporda Propriosepsiyon ve Sıcak - Soğuk Uygulamalarla İlişkisi. CBÜ Beden Eğitimi ve Spor Bilimleri Dergisi
• Şahin, G., Şeker, H., Yeşilırmak, M., Çadır, A., (2016). Denge diski egzersizlerinin dinamik denge ve duruş kontrolü üzerindeki etkisinin incelenmesi. Spor ve Performans Araştırmaları Dergisi
• Şimşek, D., Ertan, H., (2011). Postural Kontrol Ve Spor: Spor Branşlarına Yönelik Postural Sensör-Motor Stratejiler Ve Postural Salınım. SPORMETRE Beden Eğitimi ve Spor Bilimleri Dergisi, 2011, IX (3) 81-90