AnyBody　適用例

用于减轻作业负担的穿戴式助力设备可以根据其辅助作业者动作的机制分为被动型和主动型。
被动型助力设备： 这类设备不包含动力源，而是依靠设备内部的弹簧或橡胶等材料产生的反作用力来辅助操作者的动作。
主动型助力设备： 这类设备装有电机或人造肌肉等动力源，能够检测操作者的动作并通过动力源的运作主动提供支持。与被动型设备相比，主动型设备能够根据肌肉的活动状态提供相应的辅助，因此预期能够达到更好的减轻负担的效果。

AnyBody建模系统中的助力设备分析

在AnyBody建模系统（AMS）中，可以方便地分析基于弹簧伸长量等参数计算出力的被动型助力设备。
然而，AMS的标准功能并不包括将计算出的肌肉活动量直接用作外部设备控制参数的功能。因此，对于依赖传感器检测肌肉活动并据此动作的主动型助力设备，其分析需要采用一些特殊的方法。
本文介绍了一种在AMS中考虑肌肉活动量以模拟主动型助力设备行为的分析模型。利用这一模型，可以对主动型助力设备进行设计和优化研究。

分析条件

在 AnyBody 的人体模型中，为以下部位设置了固定的角速度以定义动作：
①胸腰部（骨盆-胸廓）的伸展
②肩关节的伸展
③髋关节的伸展
此外，为了模拟举起物体的负荷，在双前臂（肘部）施加了相当于物体重量的力：
④物体重量：30[kg]

助力设备的建模

・助力设备由5个部件组成，每个部件重1kg，总重量为5kg，并在模型中进行了反映。
・当助力设备施加扭矩时，与人体连接的各个部位（骨盆、左右肩胛骨、左右股骨）会产生力，从而支持动作。
・扭矩的大小是根据当前解析步骤的前一个解析步骤中计算出的肌肉活动量来设定的。
・扭矩的施加设置了阈值条件，可以控制其开启和关闭。

动作

・在本案例中，助力设备的扭矩条件设置为以下三种情况，并进行了分析：
无扭矩/扭矩有（On/Off切换）/扭矩有（始终有效）
・在每个解析步骤中，观察脊柱竖脊肌中的最高肌肉活动量（最大肌肉活动量），并根据活动量在下一步计算时施加相应的扭矩。
・在On/Off切换中，设置了阈值（0.6），当脊柱竖脊肌的最大肌肉活动量超过阈值时，在下一步中施加扭矩。

无扭矩 扭矩有（On/Off切换） 扭矩有（始终有效）

分析结果

助力扭矩：

脊柱竖脊肌的最大肌肉活动量

・在最初的步骤中，由于没有前一步的肌肉活动数据，助力扭矩不会起作用。
在最初的几个步骤中，助力扭矩可能会经历2到3个阶段的循环，直到系统达到稳定状态：

第一Step.在没有助力扭矩的情况下，肌肉活动量与设备关闭时相同。
第二Step.施加了根据第一步计算出的助力扭矩，这会显著降低肌肉活动量。
第三Step.根据第二步中减少的肌肉活动量计算出的助力扭矩再次被施加，导致肌肉活动量增加。
・在“On/Off切换” 模式下，当肌肉活动量接近设定的阈值时，助力设备的开启和关闭会反复进行，这会导致肌肉活动量出现波动。

腰椎压缩力：

・随着脊柱竖脊肌活动量的增减，我们观察到了椎间压缩力的相应减少。

关键点：

・根据所参考肌肉的活动量，实现助力设备强度的动态调整。
・通过设定阈值来控制助力设备的启动与关闭。
⇒利用这些机制，我们开发了一种主动型助力设备，它能够根据肌肉活动量自动调整开启/关闭状态及其提供的支撑力。

存在的问题：

・由于所参考的肌肉活动量是基于前一步骤的数据，因此存在一定的延迟。特别是在动作发生急剧变化时，这种延迟可能导致助力设备的反应不够及时。
・在初始步骤中，由于缺乏前一步骤的数据，助力设备的力量设定变得不确定。
・在分析的早期阶段或接近设定阈值时，助力设备提供的力可能会有波动。