PovzetekV zadnjem času opažamo naraščanje števila poškodb predvsem kolena in posledično zaradi padcev tudi drugih delov telesa tako pri rekreativnem kot tudi tekmovalnem alpskem smučanju. To se dogaja sočasno s proizvodnim trendom, ki poteka v smeri širjenja smuči pod čevljem in nižanja podložne plošče. Razmislek o ravnovesju sil in navorov pove, da vektor reakcijskih sil podlage pri širših smučeh ne seka več kolenske osi, kar seveda povzroča večje navore na kolenski sklep v medio-lateralni ravnini. Ker je smučanje kompleksna gibalna naloga, ni mogoče priti do zanesljivih in dokončnih ugotovitev s takim poenostavljanjem problema. Za to je potrebna poglobljena študija, ki jo bomo razdelili na tri faze. Faza I: Meritve na terenu Najprej bomo pridobili tipične vzorce smučanja z različnimi smučmi. Pri tem bomo merili: 1) 3D gibanje lokomotornega sistema smučarja, 2) aktivnost mišic, 3) globalni položaj in hitrost smučarja na smučišču, 4) reakcijske sile podlage ter 5) 3D mrežo, ki opisuje geometrijo smučišča. Rezultat faze I bo pokazal, če obstajajo pomembne razlike v aktivaciji obkolenskih mišičnih struktur, kinematiki tehnike smučanja in delovanju zunanjih sil na smučarja. Izmerjeni podatki bodo neposredno služili tudi za biomehansko modeliranje v fazi II in za konstrukcijo naprave za testiranje obremenitev mišično-skeletnega sistema v laboratorijskih pogojih, ki bo temeljila na uporabi robotske tehnologije ter izgradnji umetne noge (faza III). Faza II: Biomehansko modeliranje V fazi II bomo izdelali kompleksen biomehanski model za izračunavanje sil in navorov na posamezne sklepe smučarja. Oprli se bomo tudi na obstoječi sistem OpenSim, ki je odprto kodni sistem za biomehansko modeliranje in simulacijo. Pridobljeni izmerki iz faze I (trajektorije smuči, gibanje telesa, reakcijske sile podlage) bodo služili kot vhodni podatki v izdelani model smučarja. Pri obravnavi sil in navorov se bomo posebej osredotočili na kolenski sklep. Rezultat faze II bodo ocenjene sile in navori na kolenski sklep na osnovi dejanskih izmerkov iz terena pri uporabi različnih smuči. Faza III: Naprava za testiranje Ker pri biomehanskem modeliranju obstaja nevarnost, da model ne daje realnih rezultatov zaradi nepravilno ovrednotenih nekaterih ključnih parametrov, bomo v fazi III zgradili testirno napravo, ki bo omogočala tudi eksperimentalno verifikacijo biomehanskega modela. V ta namen bomo izdelali fizični model človekove noge in ga izpostaviti enakim pogojem-silam, kot nastopajo pri alpskem smučanju. Za realizacijo teh sil bomo uporabili robotsko tehnologijo oziroma natančneje paralelni robotski mehanizem. Izdelali bomo standardni protokol meritev na simulacijski napravi, ki omogoča neposredno primerjavo povprečnih in maksimalnih sil ter navorov v kolenu pri uporabi različnih smuči oz. vpetja vezi. Naj poudarimo, da ta naprava omogoča testiranje pravih smuči, vezi in podložnih plošč in ne zgolj matematičnih modelov. Družbeno-ekonomska upravičenost projekta se odraža v več točkah. V Sloveniji imamo močno industrijo smučarske opreme in razvito zimsko turistično ponudbo, saj alpsko smučanje predstavlja nacionalni šport in nacionalno identiteto. Za obe gospodarski panogi je varen in zdrav način ukvarjanja s športom izjemnega pomena, kar pa je neposredno povezano z uporabo ustrezne opreme in znanjem. Splošno znano je, da rekreativni šport pozitivno vpliva na zdravje in produktivnost pri delu. Pri tem pa je potrebno zmanjšati verjetnosti za poškodbe. Problem poškodb je izrazit tudi pri tekmovalnem smučanju, ki je v Sloveniji močno razvito. Z veliko verjetnostjo lahko pričakujemo, da bodo nova spoznanja predlaganega projekta zmanjšala poškodbe tako v rekreativnem kot tudi v tekmovalnem smučanju in posredno pripomogla tudi k novem razmahu smučarske industrije. Ob tem bo nova testirna naprava zelo uporabna tudi za proizvajalce in preizkuševalce smučarske opreme, saj je z njo možno meriti vplive na mišično-skeletni sistem ob uporabi prave smučarske opreme.