CAE解析

株式会社テラバイト

HyperWorks 統合CAEアプリケーションツールセット

  AnyBody 应用案例

使用虚拟肌肉和一般肌肉划轮椅(WheelChair)的例子

① 概要
AnyBody有两种力元素,一个是虚拟肌肉、另一个是一般肌肉(AnyGeneralMuscle),这两个也可以传递力矩(JointMomentMuscle)。
本模型中,使用了上述两种力元素来制作了轮椅模型, 且不使用人体动作的测量信息(这里设定的人体动作也可以用动捕测量动作来代替)。。

条件如下:

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●假设轮椅到人体系统以一定加速度α加速。在这里,模拟人体推进动作、轮胎的旋转运动。
●进行全局坐标系下的模型化。考虑推进时的惯性力(G)。
●假设轮胎与地面是点接触,轮胎和地面之间不会产生滑动。
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<模型概要>
为了模拟手到地面的力量传递机制,我们做了以下的建模。

轮椅

<车轮Seg的设定>

・车轮,作为圆盘状的Segment来添加。在Segment(圆盘)上,设定了用手推进(接触)的位置,通过虚拟肌肉与人体连接。

<力臂Seg的设定>

・设定从车轴朝向地面的刚体棒。方向垂直向下、检测地面(接触)的假想刚体。

<旋转的虚拟肌肉:( 导入MomentMuscle :传递扭矩)>

・车轮Seg和力臂Seg共享同一车轴心点。对于其他车身(座面及其他),是通过单轴旋转自由度的旋转副链接。
・在车轮Seg的轴和力臂Seg的轴之间,导入作为力矩传递元件的虚拟肌肉(MomentMuscle)。

<地面和力臂Seg>

力臂Seg端部经常与地板接触,为了产生推进反力和竖直方向反力,对地面引入虚拟肌肉。这是水平方向和垂直方向的虚拟肌肉。
车身+人的惯性力和随着车轮旋转的地板接触部反力决定了推进力(通过与地面摩擦产生推进向前滚动)。
通过MomentMuscle,确定力臂Seg的扭矩和车轮Seg所承受的扭矩,通过推进(接触)位置,推测人体应该调用的肌肉力量。

轮椅


顺便提一下,作为动作(姿势),这里有以下假设。
·轮椅与人体之间(座椅位置、脚托位置)不应发生偏移。
·车身+人的动作(车轴的速度/加速度)确定的话,在没有发生偏移的前提下,就可以确定轮胎的旋转=手的运动(=接触点位置的运动)的关系。
·轮椅向前,人体肩关节、肘关节、股关节、胸腰关节动作也会被动完成。

※开发商:AnyBody Technology A/S
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