Muscle Activation During Four Pilates Core Stability Exercises in Quadruped Position

Queiroz BC, Cagliari MF, Amorim CF, Sacco IC. Muscle activation during four Pilates core stability exercises in quadruped position. Arch Phys Med Rehabil 2010;91: 86-92. Objective: To compare the activity of stabilizing trunk and hip muscles in 4 variations of Pilates stabilizing exercises in the quadruped position. Design: Repeated-measures descriptive study. Setting: A biomechanics laboratory at a university school of medicine. Participants: Healthy subjects (N=19; mean age +/- SD, 31 +/- 5y; mean weight +/- SD, 60 +/- 11 kg; mean height +/- SD, 166 +/- 9cm) experienced in Pilates routines. Interventions: Surface electromyographic signals of iliocostalis, multifidus, gluteus maximus, rectus abdominis, and external and internal oblique muscles were recorded in 4 knee stretch exercises: retroverted pelvis with flexed trunk; anteverted pelvis with extended trunk; neutral pelvis with inclined trunk; and neutral pelvis with trunk parallel to the ground. Main Outcome Measures: Root mean square values of each muscle and exercise in both phases of hip extension and flexion, normalized by the maximal voluntary isometric contraction. Results: The retroverted pelvis with flexed trunk position led to significantly increased external oblique and gluteus maximus muscle activation. The anteverted pelvis with trunk extension significantly increased multifidus muscle activity. The neutral pelvis position led to significantly lower activity of all muscles. Rectus abdominis muscle activation to maintain body posture was similar in all exercises and was not influenced by position of the pelvis and trunk. Conclusions: Variations in the pelvic and trunk positions in the knee stretch exercises change the activation pattern of the multifidus, gluteus maximus, rectus abdominis, and oblique muscles. The lower level of activation of the rectus abdominis muscle suggests that pelvic stability is maintained in the 4 exercise positions.

Energy efficiency of quadruped gaits

This paper studies periodic gaits of quadruped locomotion systems. The purpose is to determine the best set of gait and locomotion variables during walking, for different robot velocities, based on two formulated performance measures. A set of experiments reveals the influence of the gait and locomotion variables upon the proposed indices, namely that the gait and the locomotion parameters should be adapted to the robot forward velocity.

Gait Selection for Quadruped Legged Robots

This paper studies periodic gaits of quadruped locomotion systems. The purpose is to determine the best set of gait and locomotion variables for different robot velocities based on the system dynamics during walking. In this perspective, several performance measures are formulated and a set of experiments reveals the influence of the gait and locomotion variables upon those proposed indices. The results show that the locomotion parameters (β, LS and HB) should be adapted to the walking velocity in order to optimize the robot performance. Furthermore, for the case of a quadruped robot, we concluded that the gait should be adapted to VF .

Muscle Activation During Four Pilates Core Stability Exercises in Quadruped Position

Queiroz BC, Cagliari MF, Amorim CF, Sacco IC. Muscle activation during four Pilates core stability exercises in quadruped position. Arch Phys Med Rehabil 2010;91: 86-92.Objective: To compare the activity of stabilizing trunk and hip muscles in 4 variations of Pilates stabilizing exercises in the quadruped position.Design: Repeated-measures descriptive study.Setting: A biomechanics laboratory at a university school of medicine.Participants: Healthy subjects (N=19; mean age +/- SD, 31 +/- 5y; mean weight +/- SD, 60 +/- 11 kg; mean height +/- SD, 166 +/- 9cm) experienced in Pilates routines.Interventions: Surface electromyographic signals of iliocostalis, multifidus, gluteus maximus, rectus abdominis, and external and internal oblique muscles were recorded in 4 knee stretch exercises: retroverted pelvis with flexed trunk; anteverted pelvis with extended trunk; neutral pelvis with inclined trunk; and neutral pelvis with trunk parallel to the ground.Main Outcome Measures: Root mean square values of each muscle and exercise in both phases of hip extension and flexion, normalized by the maximal voluntary isometric contraction.Results: The retroverted pelvis with flexed trunk position led to significantly increased external oblique and gluteus maximus muscle activation. The anteverted pelvis with trunk extension significantly increased multifidus muscle activity. The neutral pelvis position led to significantly lower activity of all muscles. Rectus abdominis muscle activation to maintain body posture was similar in all exercises and was not influenced by position of the pelvis and trunk.Conclusions: Variations in the pelvic and trunk positions in the knee stretch exercises change the activation pattern of the multifidus, gluteus maximus, rectus abdominis, and oblique muscles. The lower level of activation of the rectus abdominis muscle suggests that pelvic stability is maintained in the 4 exercise positions.

Um novo gerador central de padrões de locomoção para geração de trajectórias em tempo real de robôs quadrúpedes

Neste trabalho estuda-se a geração de trajectórias em tempo real de um robô quadrúpede. As trajectórias podem dividir-se em duas componentes: rítmica e discreta. A componente rítmica das trajectórias é modelada por uma rede de oito osciladores acoplados, com simetria 4 2 Z  Z . Cada oscilador é modelado matematicamente por um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias. A referida rede foi proposta por Golubitsky, Stewart, Buono e Collins (1999, 2000), para gerar os passos locomotores de animais quadrúpedes. O trabalho constitui a primeira aplicação desta rede à geração de trajectórias de robôs quadrúpedes. A derivação deste modelo baseia-se na biologia, onde se crê que Geradores Centrais de Padrões de locomoção (CPGs), constituídos por redes neuronais, geram os ritmos associados aos passos locomotores dos animais. O modelo proposto gera soluções periódicas identificadas com os padrões locomotores quadrúpedes, como o andar, o saltar, o galopar, entre outros. A componente discreta das trajectórias dos robôs usa-se para ajustar a parte rítmica das trajectórias. Este tipo de abordagem é útil no controlo da locomoção em terrenos irregulares, em locomoção guiada (por exemplo, mover as pernas enquanto desempenha tarefas discretas para colocar as pernas em localizações específicas) e em percussão. Simulou-se numericamente o modelo de CPG usando o oscilador de Hopf para modelar a parte rítmica do movimento e um modelo inspirado no modelo VITE para modelar a parte discreta do movimento. Variou-se o parâmetro g e mediram-se a amplitude e a frequência das soluções periódicas identificadas com o passo locomotor quadrúpede Trot, para variação deste parâmetro. A parte discreta foi inserida na parte rítmica de duas formas distintas: (a) como um offset, (b) somada às equações que geram a parte rítmica. Os resultados obtidos para o caso (a), revelam que a amplitude e a frequência se mantêm constantes em função de g. Os resultados obtidos para o caso (b) revelam que a amplitude e a frequência aumentam até um determinado valor de g e depois diminuem à medida que o g aumenta, numa curva quase sinusoidal. A variação da amplitude das soluções periódicas traduz-se numa variação directamente proporcional na extensão do movimento do robô. A velocidade da locomoção do robô varia com a frequência das soluções periódicas, que são identificadas com passos locomotores quadrúpedes.

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Dinossáurios Eocretácicos de Lagosteiros

According to an ancient folkloric legend, Our Lady, stepping down from the sea, would have rided on a mule to the platform above the cliffs named Pedra da Mua at Lagosteiros'bay, near Espichel cape. Mule's footprints, regarded by fishermen as evidence, would be clearly recognizable on exposed surfaces of the rocks. Indeed there are footprints but from Dinosaurs of latest Jurassic, Portlandian age, this spectacular locality being specially rich in giant Sauropod tracks (that have seldom been found elsewhere in Europe). As we proceeded to its study, another locality with Dinosaur footprints, Lower Cretaceous (Hauterivian) in age, was found on the northern cliffs at Lagosteiros. It is probably the richest one in european Lower Cretaceous and the only of this age known in Portugal, so we decided to give priority to its study. Dinosaur tracks have been printed on calciclastic sands in a lagoonal environment protected by fringing coral reefs. There have been emersion episodes; beaches were frequented by Dinosaurs. Later on, the marine barremian ingression restablished a gulf and such animals could not come here any more. Under a paleogeographical viewpoint, the evidence of a marine regression near the end of Hauterivian is to be remarked. Five types of tracks and footprints have been recognized: - Neosauropus lagosteirensis, new morphogenus and species, tracks from a giant Sauropod, perhaps from Camarasaurus; with its proportions the total length of the author would be about 15,5 m. These are the only Sauropod tracks known till now in Europe's Lower Cretaceous. - tracks from a not so big quadruped, maybe a Sauropod (young individual?); however it is not impossible that they were produced by Stegosaurians or Ankylosaurians. -Megalosauropus (?Eutynichnium) gomesi new morphospecies, four Theropod tracks most probably produced by megalosaurs. - Iguanodon sp., represented by some footprints and specially by a set corresponding to the feet and tail from an individual standing in a rest position. - problematical, quite small-sized biped (maybe an Ornithopod related to Camptosaurus). Evidence points to a richer fauna than that known in barremian "Dinosaur sandstones" from a nearby locality, Boca do Chapim. Lagosteiros' association clearly indicates the predominance of herbivores, which required large amounts of vegetable food in the neighbourhood. This is an indirect evidence of the vegetal wealth, also suggested by associations of plant macrofossils, polen and spores found in early Cretaceous sediments at the same region. The relatively high proportion of Theropoda is related to the wealth of the whole fauna, which comprised a lot of the prey needed by such powerful flesh-eaters. The evidence, as a whole, points out to a warm and moist climate. All the tracks whose direction could be measured are directed to the southern quadrants, this being confirmed by the approximative direction of other footprints. Massive displacements (migration?) could take place during a brief emersion episode. This may result from the ingression of barremian seas, flooding the region and restablishing here a small gulf. Even if the arrival of the waters damaged certain footprints it has not destroyed them completely, thus allowing the preservation of such evidence from a remote past.

Simulação de Robôs Quadrúpedes Utilizando o SimMechanics

Desde sempre o Homem procurou automatizar tarefas repetitivas. Tanto na indústria como no sector doméstico ou de comércio estão constantemente a surgir novos equipamentos procurando aumentar o nível de automação de diversas tarefas. A necessidade de empresas criadoras de produtos inovadores se manterem concorrenciais obrigou à adopção de métodos de projecto e planeamento mais estruturados e eficientes que eliminem os desperdícios tanto de material como de tempo. Diversas construções em termos orçamentais e o aumento da procura de produtos de alta qualidade a baixo custo deu origem a um novo tipo de programas, os programas de simulação virtual. Tal como na indústria, também na investigação nas Instituições de Ensino Superior se procuram adoptar os métodos de trabalho mais eficientes possíveis. Uma parte dos programas de simulação robótica utilizados hoje em dia na investigação no Instituto Superior de Engenharia do Porto estão concebidos em linguagem C. Embora esta linguagem seja extremamente capaz, existem métodos mais adequados de simulação que aceleram o processo de modelação permitindo a visualização do movimento e simulação de diversas situações potencialmente criticas sem existir a necessidade de construção de um protótipo funcional do robô. Durante o último ano, este projecto permitiu construir um modelo de um robô quadrúpede num programa de simulação virtual chamado Simmechanics™. Embora haja já algum trabalho desenvolvido nesta área, constatou-se que a informação existente possuía algumas lacunas. Com o trabalho desenvolvido preparou-se esta dissertação que pretende clarificar algumas questões que surgem na modelação de um robô. Neste documento explica-se como modelar um robô de corpo flexível, modelar as pernas e as respectivas juntas da anca e do joelho assim como também se apresenta a modelação de um contacto com o solo recorrendo a um modelo descrito na literatura. Este documento foi escrito a pensar no leitor, procurando-se explicar de forma simples mas concisa os diversos passos necessários para construir um modelo virtual de um robô. O autor espera, desta forma, ajudar futuros colegas que pretendam trabalhar com o Simmechanics™ a mais facilmente se integrarem com o programa aumentando desta forma o declive da curva de aprendizagem e permitindo um maior aproveitamento desta ferramenta.

Mechanical analysis of infant carrying in hominoids

In all higher nonhuman primates, species survival depends upon safe carrying of infants clinging to body hair of adults. In this work, measurements of mechanical properties of ape hair (gibbon, orangutan, and gorilla) are presented, focusing on constraints for safe infant carrying. Results of hair tensile properties are shown to be species-dependent. Analysis of the mechanics of the mounting position, typical of heavier infant carrying among African apes, shows that both clinging and friction are necessary to carry heavy infants. As a consequence, a required relationship between infant weight, hair-hair friction coefficient, and body angle exists. The hair-hair friction coefficient is measured using natural ape skin samples, and dependence on load and humidity is analyzed. Numerical evaluation of the equilibrium constraint is in agreement with the knuckle-walking quadruped position of African apes. Bipedality is clearly incompatible with the usual clinging and mounting pattern of infant carrying, requiring a revision of models of hominization in relation to the divergence between apes and hominins. These results suggest that safe carrying of heavy infants justify the emergence of biped form of locomotion. Ways to test this possibility are foreseen here.

Processo de adaptação do macaco- aranha-de-testa-branca (Ateles marginatus) ao cativeiro

Pós-graduação em Ciência Animal - FMVA

Combining series elastic actuation and magneto-rheological damping for the control of agile locomotion

All-terrain robot locomotion is an active topic of research. Search and rescue maneuvers and exploratory missions could benefit from robots with the abilities of real animals. However, technological barriers exist to ultimately achieving the actuation system, which is able to meet the exigent requirements of these robots. This paper describes the locomotioncontrol of a leg prototype, designed and developed to make a quadruped walk dynamically while exhibiting compliant interaction with the environment. The actuation system of the leg is based on the hybrid use of series elasticity and magneto-rheological dampers, which provide variable compliance for natural-looking motion and improved interaction with the ground. The locomotioncontrol architecture has been proposed to exploit natural leg dynamics in order to improve energy efficiency. Results show that the controller achieves a significant reduction in energy consumption during the leg swing phase thanks to the exploitation of inherent leg dynamics. Added to this, experiments with the real leg prototype show that the combined use of series elasticity and magneto-rheologicaldamping at the knee provide a 20 % reduction in the energy wasted in braking the knee during its extension in the leg stance phase.

Lectures on painting and design.

v.1. Origin of the art. Anatomy the basis of drawing. The skeleton. The muscles of man and quadruped. Standard figure. Composition. Colour. Ancients and moderns. Invention.--v.2. Fuzeli. Wilkie. Effect of the societies on taste. A competent tribunal. On fresco. Elgin marbles. Beauty.

Cloning and sequence analysis of pituitary prolactin cDNA from the northern brown bandicoot (Isoodon macrourus)

The nuclectide sequence for pituitary prolactin cDNA from the marsupial bandicoot (Isoodon macrourus) was determined by reverse transcription-polymerase chain reaction and 5'/3' rapid amplification of cDNA ends. The deduced amino acid sequence showed high sequence identity with brushtail possum prolactin (95%) and all of the expected structural features of a quadruped prolactin. A prolactin gene tree was constructed and rates of evolution calculated for bandicoot, possum, opossum and several mammalian and non-mammalian prolactins. Bootstrap analysis provided strong support for marsupials as a sister group with eutherian mammals and weak support for opossum and bandicoot as an independent grouping from the brushtail possum. The rates of molecular evolution for marsupial prolactins were comparable to the slow rate seen in the majority of quadruped prolactins that have been sequenced. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.