Dissertação

Development of a Hill-Type Muscle Model With Fatigue for the Calculation of the Redundant Muscle Forces using Multibody Dynamics EVALUATED

O objectivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo muscular versátil e a sua implementação de forma robusta e eficiente num código dinâmica de sistemas multicorpo com coordenadas naturais. São considerados dois tipos de modelos: o primeiro é um modelo muscular do tipo Hill que simula o comportamento das estruturas contrácteis, tanto para análises em dinâmica directa como inversa. O segundo é um modelo dinâmico de fadiga que toma consideração no historial muscular, em termos de força produzida, estimando o nível de aptidão física usando um modelo multi-compartimentar triplo e hierarquia de recrutamento muscular. A formulação das equação do movimento é adaptada, para incluir os modelos descritos, através do método de Newton. Numa perspectiva de dinâmica directa, permitirá o cálculo da cinemática do sistema mecânico resultante para determinadas activações musculares conhecidas, ou, numa perspectiva de dinâmica inversa, a computação das activações necessárias para provocarem movimentos articulares prescritos. Para ambas estas formulações, os sistemas são redundantes, aspecto ultrapassado na segunda perspectiva usando um algoritmo de optimização. As metodologias e modelos são aplicados para vários casos de estudo, avaliando a sua robustez e precisão. Um modelo da extremidade superior com sete músculos é considerado para evidenciar a aplicabilidade de um modelo de fadiga muscular num sistema multicorpo. Um segundo modelo, que inclui um aparato músculo-esquelético da extremidade inferior com doze músculos, é utilizado com único propósito de calcular as activações musculares. Os resultados associados aos modelos são apresentados acompanhados das respectivas conclusões. O trabalho conclui perspectivando eventuais desenvolvimentos futuros.
Dinâmica multicorpo, dinâmica de contracção muscular, dinâmica de fadiga muscular, forças musculares, activações musculares, optimização.

Dezembro 4, 2009, 9:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

CO-ORIENTADOR

Mamede de Carvalho

Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Miguel Pedro Tavares da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar