生物力学评估系统
人体逆动力学用于人体惯性磁性动作捕捉
FAB系统是整合了测量静态人体姿势和动态人体动作动作捕捉系统。根据牛顿定律:力质量x速度很容易理解,动态人体运动或者加速度运动与外作用力密切相关。FAB传感器最基本的设计原理基于加速度和速率陀螺仪,使之可以准确清晰测量加速度。这一原理就要求深入研究人体力量和转矩。然而,这些技术在准确性方面有限制。这些技术很大程度上依赖于
基于人体几何学及体重属性,以及他与周围物理环境互动产生的边缘力量。
这个文档简单描述了使用的反向动力技术并指出了一些缺陷。定义人体为刚性网状结构。将人体模型建成网状结构并由各部分组成的结构。如图1所示。人体每部分被看作是刚性的,假设所有人体的动作都是通过每个部分相对于其他部分的旋转,如图桔黄色点所标出的位置。通过这个假设,标准刚性人体力学被应用。每个部分内的内力,弯曲和肌肉运动可以被忽视。研究证实,此假设在绝大多数环境下都产生很好的效果,尤其是相对的力量和转矩,而不是绝对的。人体的几何学和质量特征
人们经过许多努力研究这一理论的目的是为了通过简单和可预测的方式用身高和和体重来量化(衡量)平均人体比例和分段体重特性。WilfridDempster威尔弗里德和GeorgeGaughra
乔治高克伦通过直接对9具男性尸体进行测量,深入研究了人体每部分的几何学和质量特征,并取得相关数据。FAB利用该数据来定义人体每部分长度和每部分中心位置和合转动惯性特征。将数据加入FAB系统的分析软件中,人体模型完全可以完全适用逆动力学通过合理的方式测量人体的高度和重量由于没有女性尸体数据这一领域采用的都是男性的数据女性的平均体重都轻于这一标准FAB系统将两个传感器置于人体躯干位置(背的上部和下部),胸部和胃部分被适当整合或修改来适应FAB的这两个传感器。
定义关节圆心位置如前所述,将人体作为一个刚性的网状结构并且带有可转动的关节(只旋转)然而病人在空间上的位置由人体上每一片断的欧拉角方向指定测量地球静止桢唯一不确定的是单一的平移向量因为FAB测量的是每一片断的方向这种测量方法连同我们将人体作为刚性结
f构可以及时地测量病人在空间点上的位置此测量使用4X4矩阵法计算,确定所有人体关节的位置(如:肩,肘)和身体片断的中心位置。众所周知,这一方法在机器人领域已广泛使用。确定关节力量关节反应力通过牛顿第二定律应用在人体片断上,其策略是先从远端身体r