Моделювання тіла людини в САПР у вигляді обʼєкта змінної щільності.

Анотація

Високі темпи технологічного прогресу сприяють розвитку і вдосконаленню усіх сфер діяльності людини, включаючи біомеханічні дослідження. Розробка нових протезів, ортезів і екзоскелетів предʼявляють підвищені вимоги до визначення мас-інерційних характеристик людського тіла. В роботі проаналізовано існуючі експериментально-аналітичні та аналітичні методики визначення центру ваги тіла людини, які засновані на методі сегментації. Показано, що існуючі аналітичні методи не надають повну інформацію про індивідуальні особливості обʼєкта, що моделюється, при його реалізації засобами САПР, а дають лише узагальнені результати без урахування фізичного розвитку, стану здоровʼя та інших індивідуальних особливостей людини. В роботі запропоновано удосконалення аналітичної методики, що дозволяє підвищити точність визначення мас-інерційні характеристики людського тіла (включаючи центр ваги) по його індивідуальним антропометричним параметрам на основі 14-сегментної біомеханічної моделі. Представлена блок-схема і описаний відповідний програмний модуль розрахунку, реалізований у середовищі Autodesk Inventor, в якому тіло людини, при визначенні його центра ваги, представлено як складний тривимірний обʼєкт. Даний обʼєкт складається з елементів різної щільності, при цьому дані про щільність складових частин отримані на основі індивідуальних ознак обʼєкта проектування шляхом інтерполяції інформації з зовнішніх спеціалізованих баз даних. Проведено порівняльний аналіз визначення координат центра ваги біологічного обʼєкта при використанні як існуючих аналітичної та експериментально - аналітичної методик сегментування, так і запропонованої. Показано, що результати, отримані з використанням запропонованої вдосконаленої аналітичної методики, реалізованої в САПР, дуже добре корелюються з результатами існуючої експериментально-аналітичної методики з відхиленням 3...4 %.