輔具:模擬生理反應



大綱

以 AnyBody 進行肌肉骨骼建模

生理設計 / 外骨骼的評估標準

  • 案例

  • 參數化設計

結論




肌肉骨骼建模系統可以應用於下列項目




AnyBody Modeling System (AMS)




機械設計與最佳化





身體-設備 閉合式運動鍊 (Closed Kinematic Chains)





身體-設備 閉合式運動鍊的計算功能及限制

具有關節座標的逆動力學分析

  • 閉迴路的額外受力

  • 可能無法即時計算反作用力


AnyBody 逆運動學 (笛卡爾坐標)

  • 提供全動態細節計算

  • 可處理閉合式運動鍊


處理人機交互力

  • 人體上所承受的接觸力

  • 控制法向力與剪切力 (例如皮帶的鬆緊度)




設計框架




生理上的目標






應用案例





案例1:

股骨-胸部屈曲/伸展支撐





重物舉升研究


◆ 未使用動態捕捉資料

◆ 動作由下列需求產生

  • 平衡 – 雙腿之間的淨投影面積

  • 持續時間 – 3sec

  • 位置 – 達到站立姿勢

  • 重物運動 – 根據時間變化(多項式) 的運動軌跡

◆ 計算反作用力






參數化研究





根據限制進行設計檢查(疊代計算)





結果 (25 Nm/rad)





案例2:KAFO


使用動態攝影機,結合動態捕捉資料






最佳化結果





案例3:足底屈肌訓練器





案例4:肩膀支撐設備

結合動態運動擷取資料, 採用 Xsens 系統





案例5:打磨工作的支撐力計算




討論




其他的應用




設計框架檢視




致謝