Dissertação

Implementation of a 2D Musculoskeletal Model for the Analysis of Human Movement Using Fully Cartesian Coordinates EVALUATED

A biomecânica é uma ferramenta valiosa para descrever e avaliar o movimento do corpo humano, proporcionando conhecimentos que podem ser úteis nas áreas da medicina, reabilitação física ou desporto. Neste trabalho foi desenvolvido e implementado em Python um programa de análise de sistemas multicorpo 2D, usando uma formulação de dinâmica multicorpo com coordenadas totalmente Cartesianas, que permite realizar análises cinemáticas e dinâmicas deste tipo de sistemas, de uma forma geral, e do corpo humano em particular. Para representar as características do corpo humano foi desenvolvida uma base de dados antropométricos onde constam três faixas etárias para ambos os géneros. Quanto à modelação da unidade musculotendinosa, usou-se um modelo do tipo de Hill, integrado na respetiva formulação. De modo a avaliar a validade da formulação escolhida, foram calculados os momentos de força nas articulações da perna para um movimento de marcha humana adquirido experimentalmente. Uma diversidade de cenários foi ainda criada com o intuito de testar a solidez do modelo muscular. Além disso, foram também estimadas as ativações e forças dos músculos que cruzam o tornozelo, durante um ciclo de marcha, usando dois critérios de otimização distintos: minimização das ativações musculares e o min/max. Este trabalho concluiu que as coordenadas totalmente Cartesianas representam uma formulação viável para o cálculo dos momentos de força. Adicionalmente, o critério min/max provou ser a escolha mais acertada para a resolução do problema da indeterminação muscular. Os resultados obtidos mostram a importância do escalamento dos parâmetros da dinâmica muscular, a implementar neste tipo de análise.
Biomecânica, Coordenadas totalmente Cartesianas, Dinâmica multicorpo, Modelação musculoesquelética, Otimização

Novembro 22, 2019, 15:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Miguel Pedro Tavares da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Ivo Fialho Roupa

Instituto Superior Técnico

Especialista