AnyBody 應用案例
康復振動裝置
所謂康復振動裝置,是按固定的振動頻率振動,為運動者的手生成反力使之收縮肌肉的振動器具。
此示例說明如何在AnyBody中建模這些設備,以及在不使用運動捕捉數據的情況下評估三種不同動作類型的結果。
- ① 模型化
-
AnyBody,有幾種振動桿模型化的方法:
根據裝置的重量和固有振動頻率的公開信息為基礎,選擇了模型化的方法。
桿分成三部分,把柄和兩端的震動部分,兩端設了重量,把柄與倆兩端之間設定回轉節,通過中間把柄傳遞震動。
? 長度 = 122 cm
? 總重量 = 0.68 kg
? 兩端重量 = 0.15 kg
? 固有頻率 = 4.5 Hz
? 慣性動量(Jii)
人體模型設定的約束條件:
? 重力中心總是位于雙腳之間。
? 雙腳被固定在地面上。
?雙手在中間握把兩側與裝置保持連接。
- ② 定義動作
-
為了運動有效,手與桿以同樣的振動頻率振動。
設定了
? 振幅 = 2 cm
? 振動頻率 = 4.5 Hz
動作①
在胸部的高度為基準進行前后運動。
動作②
桿彎曲的部分朝下,
進行上下運動。
動作③
雙手交叉握住桿,進行左右運動。
- ③ 分析結果
- 分析2個循環的動作(約0.44s左右)。
-
?運動動畫和肌肉激活度的云圖
?桿的反力矢量在中間握把位置中顯示(綠線)
?最大肌肉激活度時序表(左側圖表)
?L4-L5腰關節反力時序表(右側圖表)
動作①:
整個過程中最大肌肉活動量是50%,肱肌、前鋸肌、大腰肌參與有效工作。
另外,最大的L4-L5脊椎關節反力為873N。
動作②:
進行上下運動時的最大肌肉活動為94%,肱肌、腹直肌、L5-骶骨多裂肌有效發揮作用。
另外,最大L4-L5脊椎關節反作用力為1413N。
動作③:
進行左右運動時的最大肌肉活動為100%,外腹斜肌、內腹斜肌、腰方肌有效參與。
另外,最大L4-L5脊椎關節反作用力為1660N。
- ④ 評價/比較
- 根據裝置的振動頻率(每分鐘270次),可以判斷各動作會使肌肉收縮。
- ⇒ 動作①,很容易進行并安全。
- ⇒ 動作②比動作①更需要肌肉力量,是脊椎肌肉力量最大的動作。
另外,L4-L5脊椎關節的反作用力比動作①高62%。 - ⇒ 動作③表示肌肉收縮量為最大。但是,局部區域肌肉最大活動量為
100%,對于運動人來講這種動作有無法完成的可能性。 - ※ AnyBody有較高的自由度,設計者可進行各種各樣的參數研究。
根據目的設置不同類型的目標函數,對裝置的重量分布、長度、振動頻率、柔軟性和動作的振動頻率、振幅等可能產生影響的因素進行參數研究。