包括移动门,脚关节和关节合在预测神经肌肉模拟人类行走的效果
Alexandra Buchmann1, Simon Wenzler2, Lauren Welte3
1Chair of Applied Mechanics, Technical University of Munich, 85748, Garching, Germany. alexandra.buchmann@tum.de.
Scientific reports
|June 27, 2024
概括
脚模型的复杂性显著影响神经肌肉模拟中的步态预测,特别是对脚和脚的运动. 简单的刚性脚模型足以分析行走时的部和膝盖运动.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 计算建模计算建模
- 人类的机动运动.
背景情况:
- 预测性神经肌肉模拟对于理解人类行走生物力学和设计辅助设备至关重要.
- 人类脚在模拟中的简化,通常作为一个刚性元素,限制了对其对步态预测影响的理解.
- 缺乏标准化的方法来选择合适的脚模型,这阻碍了模拟准确性和现实世界的适用性.
研究的目的:
- 为了研究足部模型复杂性对2D预测神经肌肉步行模拟的影响.
- 确定足部模型的必要解剖细节,以准确预测行走动力学和运动学.
- 为了评估移动门,脚关节和脚下带合对步态参数的影响.
主要方法:
- 使用六种不同的不同复杂度的脚模型进行了2D预测神经肌肉模拟.
- 将模拟输出与人类行走数据进行比较,以评估模型协议.
- 分析了移动门,脚关节和脚下带对脚,脚和门动力学的影响.
主要成果:
- 脚模型的复杂性在终端姿势和推开过程中显著影响了脚运动.
- 脚和弓形动力学也对所选择的脚模型敏感.
- 刚性脚的模型被证明足够准确地预测部和膝盖的斜腰平面动力学.
结论:
- 脚模型中的细节级别极大地影响了人类行走的神经肌肉模拟的准确性.
- 对于专注于部和膝盖运动的研究,简化的刚性脚模型是足够的.
- 结果为根据生物力学特定研究目标选择合适的脚模型提供了指导.
