Dissertação
{en_GB=Development of a Musculotendon Model Within the Framework of Multibody Systems Dynamics} {} EVALUATED
{pt=O principal objetivo deste estudo é o desenvolvimento e implementação de um modelo músculo-tendão num código de dinâmica de sistemas multicorpo com coordenadas naturais já existente. Este modelo é um modelo muscular do tipo Hill em série com um tendão que pretende simular a contração dinâmica da unidade músculo-tendão de forma a analisar a interação entre o músculo e o tendão e a sua influência no movimento. Para estudar a mecânica do movimento humano, o modelo músculo-tendâo foi integrado no código numa perspectiva de dinâmica directa, que permite a determinação do movimento do sistema dado um conjunto de activações musculares, e também numa perspectiva dinâmica inversa, que permite o cálculo das activações musculares, e consequentemente, as forças músculo-tendão, que são necessárias para executar um determinado movimento prescrito. Foi desenvolvido um modelo biomecânico do corpo inteiro, no qual o aparelho muscular dos membros inferiores é constituído por quarenta e três músculos. Foram adquiridos dados experimentais de marcha, corrida e salto em laboratório de Biomecânica que, em conjunto com o modelo biomecânico proposto, foram utilizados para calcular a resposta biomecânica do sistema como um todo e do modelo músculo-tendão desenvolvido em particular para cada um desses movimentos. Os resultados mostram que o tendão influência significamente certos grupos de músculos ao longo dos movimentos analisados. Os resultados são comparados com o modelo muscular sem tendão e discutidos, assim como, são tiradas algumas conclusões e proposto um conjunto de desenvolvimentos futuros. , en=The main aim of this study is the development of a musculotendon model and its implementation in a multibody dynamics code with natural coordinates already existent. This model is a Hill-type muscle model assembled in series with a tendon model and it intends to simulate the dynamic contraction of the musculotendon unit in order to analyze the interaction between the muscle and the tendon and its influence in the movement. To study the mechanics of the human movement, the musculotendon model was integrated in the code in a forward dynamics perspective that allows for the determination of the system motion for a given set of muscle activations, and also in an inverse dynamics perspective that allows the calculation of the muscle activations, and consequently the musculotendon forces, that are needed to execute a presented movement. A biomechanical model of the whole body in which the muscle apparatus of the lower limb is constituted by forty-three muscle was developed to analyze the musculotendon model. Experimental data of gait, running and jumping were acquired in a biomechanics laboratory. The results showed that the tendon has a significant influence in certain muscle groups along the movements analyzed. The results are compared with the muscle model and discussed, as well as, some conclusions are taken together with possible future developments. }
dezembro 3, 2014, 10:30
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar