AnyBody 適用例
仮想筋?一般化筋を使った車椅子(WheelChair)を漕ぐ人のモデル化例
- ① 概要
- AnyBodyの主な力要素である 仮想筋、一般化筋(AnyGeneralMuscle )は、トルク伝達(dá)要素(JointMomentMuscle)としても使えます。
ここではこの要素を使用した、車椅子を漕ぐ人のモデル化を紹介します。
本モデルにおいては、人體動(dòng)作の測(cè)定情報(bào)は不使用です(ちなみに、ここで設(shè)定した人體動(dòng)作は、測(cè)定動(dòng)作で置き換えることもできます。)。
條件として、
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●車いす~人體系が、一定加速度α で加速するものとします。ここでは、人體推進(jìn)動(dòng)作?タイヤの回転運(yùn)動(dòng)を模擬します。
●グローバル系でのモデル化を行います。推進(jìn)時(shí)の慣性力(G)が考慮されます。
●タイヤは地面と1點(diǎn)で接觸するものとします。タイヤと地面の間には、滑りは生じないものとします。
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<モデル化概要>
手~床への力の伝達(dá)メカニズムを模擬するため、以下のようなモデリングを行います。
<車輪Segの設(shè)定>
?車輪を、円盤狀のセグメントとして追加します。セグメント(円盤)には、手による推進(jìn)(接觸)位置が設(shè)定してあり、人體と仮想筋にて連結(jié)しています。
<モーメントアームSegの設(shè)定>
?車軸から床面に向けた剛體棒を設(shè)定します。これは常に、鉛直方向下を向き、床面検知(接する)ような仮想的剛體です。
<回転の仮想筋:( MomentMuscle :トルク伝達(dá))導(dǎo)入>
?車輪Segと、モーメントアームSegは、同じ車軸の點(diǎn)を共有します。ただし本體(座面その他)に対しては、ヒンジによる一軸フリー回転です。
?車輪Segの軸と、モーメントアームSegの軸間に、モーメント伝達(dá)要素としての、仮想筋(MomentMuscle)を?qū)毪筏蓼埂?
<床面と、モーメントアームSeg>
?モーメントアームSeg端部が、常に床面と接觸しているものとし、推進(jìn)反力および鉛直方向反力を生成するため、床面に対して、仮想筋導(dǎo)入します。これは水平方向と垂直方向の仮想筋です。
車體+人の慣性力と、車輪回転にともなう床接觸部反力によって推進(jìn)力(常に床を橫に蹴とばす力)が決まります。これは、モーメントアームSeg端部が常に発揮すべき力です。
MomentMuscleを介し、モーメントアームSegのトルクと車輪Segが受けるトルクが定まり、推進(jìn)(接觸)位置を介して、人體が発揮すべき筋力が推定されます。
ちなみにここでは、動(dòng)作(姿勢(shì))としては、以下を仮定しています。
?車椅子と人體間(シート著座位置、フットレスト位置)にずれは生じないものとします。
?車體+人の挙動(dòng)(ここでは車軸の速度/加速度)が定まっていれば、ずれが生じていない前提で、タイヤの回転=手の動(dòng)き(=推進(jìn)(接觸)位置の動(dòng)き)が定まります。
?推進(jìn)には、肩関節(jié)?肘関節(jié)?股関節(jié)?胸腰関節(jié)動(dòng)作がなされるものとしました。