片断分析,受环境中边缘力量影响。基于物理运动和作用力,可以推断出近端关节段的反应力量。分析移至下一个链的身体片断。根据牛顿定律三,力的相互作用。两个力的作用是相等的。例如:考虑下肢身体片断力量对上肢的决定作用,下肢力量图解如下图,fh是施加在手上的外力,mg是片断上的重力,fe和e是肘力和力矩。应用牛顿第二定律到这个片断:
Σfma
对于上述身体部分:
ffmgma
1
2
所以,未知的肘力反作用力为:
fmafmg
3
为了确定肘关节的作用力,右手上的每一项的Eq3必须找到。重量很容易被找到,因为手臂的质量在之前已经估算的前臂质量中心位置引出的,重力矢量是一个已知常量。加速度可以通过前臂质心位置二次导数计算得出(CM)。第一步是计算得出前臂质心的速率。第一次导数计算(4)然后通过第二次导数计算出加速度。(5)把这个结果与下臂质量相乘得出Eq手上的力fe无法通过测量或计算得出,取而代之可以通过假设定义
得出。他的重力和方向取决于作用的环境,FAB系统通过图形技术显示。这部分内同将在“边界
值”部分阐述。所有右手上的数值Eq,肘部的作用力就能直接得出。分析的下一步骤是确定肩关节的力量如下上臂关节已被测量出并指出上臂和下臂建的作用力是相等的并且等于fe如此就能确定该部位的力量身体其他部位的力量也以向同方法计算
确定关节力矩根据著名的牛顿力学推论作用于一个刚性结构上的净力矩等于人体角动量的变化率。(6)将此理论应用到下臂,测量质心的力矩,得到
(7)
f算出肘部力矩(8)右手部的向量乘积,可以通过已知力及位置数据轻松得到,冲量公式如下9I为下臂的惯性张量,是下臂的角速度。惯性丈量从解剖数据中得出,是恒定的,随时间变化的地球框架惯性丈量通过合同变量得到10R值是下臂相对于地球坐标系框架的制定余玄方向的正交矩阵。角动量矢量已确定,他的变化速率可计算出11其余的力矩也用以上方法算出。关节功率Joi
tPower关节功率被定义为关节扭矩和相关身体连接段角速度的矢量点。描述机械电功率流在关节之内(负值)或之外(正值)。边界值逆动力学原理应用到计算关节力量和力矩,需要假设在物体上施加外力,FAB系统有两个这样的。第一个是地面施加到足部的力,FAB系统的足底压力传感器可以测量这个力的大小,但是无法确定力的方向。逆动力学程序假设该力与小腿同轴。此推论对于静止物体及低速运动的物体讲是可靠的。然而,在一个力矩r