AnyBody　应用案例

① 概要

单脚站立是指单脚支撑身体，另一只脚悬空的姿势。这种姿势会导致平衡不稳定，为了维持平衡，需要有效调动并使用核心肌群。
在AnyBody中，导入了肌肉骨骼建模的Mannequin模型，该模型能够模拟人类的动作，解析人体在该姿势下的受力情况。

② 模拟的方法

模拟的方法主要有两种：
1.动作捕捉法：通过多个摄像机拍摄动作，获取动作捕捉数据
2.Driver驱动法：直接通过Driver设定动作参数。


动作捕捉法可以直观地解析现实动作，但每次都需要准备大规模的测量系统，且测量结果仅反映特定受试者在当时的具体动作，数据的通用性较差。

Driver驱动法的动作通过参数设定，可以根据研究目的进行参数调整（例如：寻找减少人体负担的条件）。只要合理设置Driver参数，模型的分析结果可以与动作捕捉法的结果一致。然而，对于步行等复杂动作，Driver驱动法的设定较为困难，仅适用于一些简单动作的参数研究。

在本模型中，未使用动作捕捉数据，而是完全通过Driver驱动人体模型以实现平衡，并可进行参数研究。

〇　创建模型
■　动作捕捉法制作模型：

使用动作捕捉系统采集动作，通过多台摄像机捕捉受试者的动作。如果使用测力台，可以同时采集地面反力数据，并将动作数据和地面反力数据以C3D格式导入AnyBody。
AnyBody将计算合适的体节长度和关节角度，以模拟Mannequin的动作，并进行逆动力学分析。
【没有测力台的情况】
虽然使用测力台可以获取更真实的数据，但在没有测力台的情况下，可以使用AnyBody的地面反力推算功能（GRF）来估算地面反力。
下图比较了GRF推算数据与测力台实测数据。对于相同的动作，左侧为测力台实测的地面反力，右侧为使用GRF功能推算的地面反力。

视频1 CoP
左：实测CoP　右:推算CoP
CoP是Center of Pressure的意思

■　使用Driver制作模型
以初始的关节角度为基础，将模型设定为单脚站立姿势。通过调整模型参数，使其达到自主单脚站立的状态。在本次设定中，重心保持不动，仅依靠右脚脚踝的微小动作来维持身体平衡。该模型可以使用前述的地面反力推算功能。通过该功能计算地面反力，参数研究的结果也能反映地面反力的变化（包括大小和压力中心位置等）。

数据：
轴心：右脚
倾斜的角度：初始角度为40度左右
倾斜的速度：毎秒20度左右
重力：9.81 m/s2
动捕和Driver模型的比较

上：使用动捕的模型
下：使用Driver创建的模型

③　结果比较
虽然使用Driver驱动器的模型数值略高，但通过Driver驱动器同样可以确认身体负担的变化情况。

④　参数化研究

■　研究概要
把模型的重心位置作为参数进行了分析。通过参数研究，找到了肌肉负荷减小的条件。

数据:
坐标的原点：(右脚)脚后跟
重心的位置(前后方向)：从原点向前6, 8, 10, 12, 14 cm的5种
重心的位置(左右方向)：从原点向右-10, -5, 0, 5, 10 cm的5种

■　结果

重心离脚跟越远，对右脚（轴足）的负担就越大。

④　总结
■　使用动作捕捉建立模型的好处
1. 以实际动作为基础，力学分析结果的准确性较高。

■　使用Driver驱动器的好处
1. 可以模拟实际动作并设定合适动作，从而获得接近实测的结果。
2. 无需进行实际测量，通过调整模型参数即可解决问题。