基于ADAMS人体下肢建模关节力的计算——兼与测力台比较

目的:人体多刚体系统动力学的核心问题是人体运动的建模和求解,目前在利用动力学方法建立方程时,经常出现理论分析的结论与实验测试结果相差甚远的问题。通过对仿真计算结果与试验中测得的GRF(地面支撑力)与Ariel软件解析计算出膝关节胫骨平台力的结果进行比较验证,以期探讨人体多环节肌肉力和关节力的简便获取方法及应用优势。方法:高速摄像和三维解析方法,对1个步态周期完整动作与三维测力台同步采集,获得运动学参数和GRF,利用ADAMS三维软件建模对人体下肢运动进行运动仿真,依据运动学测试参数计算出下肢关节的动力学数据,并将仿真结果与试验中测得的GRF、膝关节胫骨平台力进行比较验证。结果:ADAMS计算的仿真力与三维测力台测得的力相关性(P<0.01)达到非常显著的水平,ADAMS仿真计算的3个方向力值95%置信区间与三维测力台力值置信区间几乎一致;Ariel三维解析计算右膝关节力曲线没有表现出膝关节胫骨平台力曲线的特点,曲线不光滑。结论:基于ADAMS进行运动仿真可有效解决求解复杂的多刚体系统动力学参数的精度问题;ADAMS仿真模拟日常行为活动,基于人机功效学的产品优化设计,全膝关节置换仿真研究,各种碰撞研究具有极大优势。

基于UG与ADAMS的人体下肢骨骼肌建模及仿真

背景:骨骼肌系统作为揭示人体运动形式变化的动力,其建模是人体建模的关键技术。目的:基于UG与ADAMS的人体下肢骨骼肌建模。方法:对6名男子分别测量身体下肢系统尺寸参数,根据采集到的下肢环节运动参数、动力学参数(地面反作用力)和下肢肌群的表面肌电信号,使用ADAMS对下肢骨骼肌建模并进行动力学与运动学双向仿真,获得动力学及运动学仿真参数,最后使用MATLAB对仿真值与实测值进行相关性分析以验证模型的可行性。结果与结论:得出实测动力学、关节角度、环节点位移等数据与ADAMS仿真数据存在非常显著的线性相关关系。仿真结果表明,利用UG与ADAMS建立的人体下肢骨骼肌模型通过仿真计算能够有效求解繁琐的多刚体动力学问题。