大綱
一、痛點 (Pain points) 與人類外骨骼 (Human-Exo)模擬
二、介紹 AnyBody 模擬
三、案例研究
一、痛點 (Pain points) 與人類外骨骼 (Human-Exo)模擬
設計週期
主要問題在於
1. 如何減少研發時間與開發成本
2. 能夠對使用者提供優點及安全性
人體外骨骼模擬
輸出資料以 AnyBody Modeling System 的數值模擬輸出取代
如何以數值模擬的輸出結果來解決痛點?
二、AnyBody Modeling System 模擬
人體外骨骼模擬 – 運動學
步驟一:將外骨骼與人體進行組立
在接觸點建立拘束點 (Constraints)
將外骨骼系統關節與人體進行組合
步驟二:描述運動
利用動作捕捉設備取得運動軌跡,建立 *.c3d or BVH檔案,將檔案載入 AnyBody Modeling Syste
合成運動
人體外骨骼模擬 – 逆動力學
逆動力學:動作(運動學資料)→ 受力
計算所有受力
人體:肌肉、關節
外骨骼:馬達、制動器
人體-外骨骼介面:皮帶
人體外骨骼系統中的贅力 (redundant force)
肌肉贅力
人體外骨骼作用力
如何預測特定的力量???
三、案例研究
客戶案例
1. 被動式重力補償手臂外骨骼
2. Soft Active 腰部外骨骼
內部案例
1. 被動式腰部輔助裝置
2. 節省代謝能量
案例1. 手臂外骨骼
問題:外骨骼的理想彈簧常數 (spring stiffness)為多少?
最佳化的彈簧會不會減少肌肉力量?
→ 從 AnyBody Modeling System 輸出的肌肉力量數值進行確認
人體與人體外骨骼之間如何運動?
→ 從 AnyBody Modeling System 輸出的運動學結果進行確認
最大的舉升力量為多少?
→ 從 AnyBody Modeling System 輸出的肌肉力量進行確認
外骨骼系統容易使用嗎?
→ 從 AnyBody Modeling System 輸出的人體外骨骼輸出力量進行確認
案例2. 軟質腰部外骨骼
問題:外骨骼系統對於使用者是否安全?
新設計能否減少脊柱的壓縮力量?
→ 從 AnyBody Modeling System 的人體關節受力輸出可進行確認
新設計能夠減少肌肉力量嗎?
→ 可以從 AnyBody Modeling System 的人體肌肉力量輸出值進行確認
案例3. 腰部輔助外骨骼
問題:彈簧常數 (spring stiffness)需要取多少,才能讓人體代謝最小化?
外骨骼能夠減少人體代謝嗎? 減少多少?
→ 可以從 AnyBody Modeling System 的人體代謝數值輸出進行確認
外骨骼系統設計者的兩個痛點都可以利用肌肉骨骼模擬解決
致謝