Dissertação

Development of a Leg and Foot Model with Ground Contact for Analysis and Simulation of Human Gait EVALUATED

O cálculo correcto de forças de contacto e respectivos pontos de aplicação é um passo crucial e indispensável no planeamento de trajectórias e simulação de movimento humano. O objectivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo computacional da perna e pé humano, fazendo uma analise de dinâmica directa com coordenadas naturais, que calcule correctamente as forças de contacto e pontos de aplicação gerados durante o contacto entre o chão e o pé durante a marcha. O algoritmo de detecção de contacto e o modelo de força de contacto foram implementados no código de dinâmica multi-corpo Apollo, numa perspectiva de analise de dinâmica directa e inversa. Uma lei de contacto com coeficientes de restituição moderados é usado para simular o contacto entre o solo e a planta do pé, de um modelo multicorpo de perna e pé definido por quatro segmentos anatómicos. A detecção de contacto é assegurada atravéz de um processo iterativo que recorre a superfícies definidas implicitamente, particularmente superfícies planares, quadráticas e super-quadráticas, para encontrar possíveis pares de contacto. O modelo foi testado para casos simples. De forma a calcular correctamente as forças de contacto, um processo de optimização foi implementado para encontrar os melhores valores para o tamanho, posição e orientação das superfícies usadas para definir a planta do pé. As forças obtidas através do modelo de força de contacto, utilizando os valores identificados na optimização, foram comparados com os obtidos experimentalmente para avaliar a eficácia do processo implementado.
Detecção de contacto, Dinâmica multicorpo, Forças do pé, Superfícies implícitas, Simulação de movimento, Forças de contacto

Junho 24, 2015, 9:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Miguel Pedro Tavares da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

João Eurico Cortez Cabral da Fonseca

Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa

Professor Associado