Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 24

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  biomechanical model
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
1
Content available The biomechanical formation of trees
EN
Tree biomechanics and biomechanical tree stability are research problems that have been discussed in world literature for many years. The biomechanical profile formation in trees is an extremely complicated problem and has not been fully clarified to date. It is influenced by many factors, which determine tree growth, tree development, multifunctionality of organs, and anatomical elements in xylem. The phenomenon is further affected by the overlapping of functions and development of numerous interactions between all the systems found in living trees. This paper presents a synthetic description of selected research results, providing insight into the mechanical functioning of trees, from initial theories of mechanical tree formation to the influence of dynamic load on tree stability. Trees are a biological structure that shows high adaptability to external conditions. Thus, the response to a specific environmental stressor, including abiotic and biotic factors, should be considered. Analyses of the biomechanical system in plants need to be considered in a broader context than a selected single load. Due to the complexity of these phenomena and numerous interactions, we need more multidisciplinary research to explain biomechanical mechanism of tree development.
PL
Artykuł dotyczy opracowania sposobu budowy modelu trójwymiarowego mięśnia dwugłowego ramienia człowieka tak aby mięsień wyglądał i zachowywał się realistycznie podczas animacji. Dane do animacji są pozyskiwane przez systemy akwizycji ruchu - Motion Capture. Do zaprojektowania modelu bryły wykorzystano oprogramowanie Blender v.2.76. Na jego podstawie możliwe jest przeprowadzanie badań dotyczących analizy ruchu ramienia z wykorzystaniem danych zapisanych w plikach BVH.
EN
The article concerns the development of three-dimensional model of how to build biceps human with the muscle looked and behaved realistically when animation. Data for animation are obtained by acquisition systems Motion - Motion Capture. Blender software v.2.76 was used to design a solid model. On this basis it is possible to carry out research on the analysis of the movement of the arm using data stored in BVH files.
PL
W pracy zbudowano model układu zawieszenia siedziska, w którym wprowadzono nieliniowości sił zachowawczych oraz dyssypatywnych. Opracowano także model biomechaniczny wibroizolowanego obiektu w postaci układu o parametrach skupionych, który opisuje dynamikę człowieka w pozycji siedzącej. Opracowane w ramach niniejszej pracy modele służą do odtwarzania rzeczywistych warunków pracy układów zawieszeń siedzisk stosowanych w maszynach roboczych, jak również demonstrują małą skuteczność redukcji drgań mechanicznych w przypadku użytkowania konwencjonalnych układów pasywnych.
EN
In this paper a model of the seat suspension system is built which contains a nonlinearity of the conservative and dissipative forces. Moreover, a biomechanical model of the vibro-isolated object is elaborated in the form of a lumped body that describes the human body in a setting position. The models developed within the frame of this study are used to reproduce the actual working conditions of seat suspension systems as well as to demonstrate the low effectiveness of vibration isolation in the case of conventional passive systems.
4
Content available Research of cyclist’s spine dynamical model
EN
The purpose of the paper is to present a dynamic model of bicyclist’s lumbar spine for the evaluation of linear and angular variation of intervertebral distance in sagittal plane. Ten degrees of freedom biomechanical model of the spine was solved numerically. Larger loads acting on a cyclist spine occur mostly while sitting in a sport position in comparison with recreation or middle sitting. The load on lumbar spine region is influenced by cycle’s tire pressure, road bumps and wheeling speed. The biggest linear and angular displacements were found between L4–L5 vertebras. The biggest load protractile spine muscle experiences in the sport sitting position. Maximum vertebrae rotation and linear variation values in wheeling regime with 1.5 Bar tyres pressure and at a speed of 10 km/h are 0.46° and 0.46 mm. Maximum vertebrae rotation and linear variation values for a 23 year old, 1.74 m high and 73 kg of mass (bicycle mass ~ 7 kg) man in wheeling regime with 3.5 Bar tyres pressure and at a speed of 30 km/h are 3.9° and 1.23 mm. The biggest variation of rotation in sagittal plane between two nearest lumbar spines is about 1°. Because of this displacement the frontal part of last mentioned disc is compressed with 530 N more and dorsal disc part as much less.
EN
So far applanation tonometry has not worked out any theoretical basis for correcting the result of intraocular pressure measurement carried out on a cornea with noncalibration dimensions by means of the Goldmann tonometer. All the tables of instrument reading corrections for cornea thickness or cornea curvature radius are based exclusively on measurements. This paper represents an attempt at creating a mechanical description of corneal apex deformation in Goldmann applanation tonometry. The functional dependence between intraocular pressure and the pressure exerted on the corneal apex by the tonometer was determined from a biomechanical model. Numerical GAT simulations, in which this function was also interrelated with the cornea’s curvature radius and thickness were run and a constitutive equation for applanation tonometry, i.e. a full analytical description of intraocular pressure as a function of the above variables, was derived on this basis. The correction factors were defined and an algorithm for correcting the measured pressure was formulated. The presented formalism puts the results of experimental tonometry in new light. Analytical correction factors need not to come exclusively from measurements. A geometric interdependence between them and their dependence on pressure have been revealed. The theoretical description of applanation tonometry contained in the constitutive equation consists of a pressure function developed for a cornea with calibration dimensions and a coefficient correcting this calibration function, dependent exclusively on the cornea’s actual thickness and curvature radius. The calibration function is a generalization of the Imbert–Fick law.
PL
W pracy dokonano identyfikacji obciążeń wewnętrznych w wybranych stawach w trakcie kontaktu skoczka z podłożem podczas wykonywania przerzutu i salta w przód w pozycji łamanej. Przedmiotem analizy były czasowe charakterystyki zbiorczych momentów sił mięśniowych i reakcji w stawach skokowym, kolanowym, biodrowym oraz ramiennym. Obliczenia wykonano na podstawie trójwymiarowego modelu ciała człowieka zdefiniowanego we współrzędnych naturalnych. Czasowe charakterystyki obciążeń wewnętrznych w stawach otrzymano wskutek rozwiązania zagadnienia odwrotnego. Zbadano również wpływ zmieniającej się długości członów modelu biomechanicznego na rezultaty identyfikacji. Wyniki obliczeń pozwoliły na zidentyfikowanie trójwymiarowego stanu obciążeń w stawach oraz potwierdziły przydatność współrzędnych naturalnych w modelowaniu układów biomechanicznych.
EN
The internal loads at the selected joints during contact of the jumper with the ground when performing the handspring front pike somersault were identified in this work. The computations were based on a three-dimensional model of the human body defined in natural coordinates. The time courses of the net muscle torques and internal reactions at the hip, knee, ankle and shoulder joints were obtained by inverse dynamics. The influence of nonconsistent lengths of anatomical segments on the computation results was also verified. The achieved results revealed 3D state of internal loads at the joints. Itwas also shown that the natural coordinates provide a useful environment for modeling spatial biomechanical structures.
PL
W pracy przedstawiono opracowane modele matematyczne kończyny dolnej, które pozwalają na analizę ruchów. Proces ten podzielono na analizę zginania i prostowania w stawach kończyny, co zapewnione jest poprzez skurcz i rozkurcz mięśni, które współpracują ze sobą antagonistycznie. Model matematyczny nogi działającej ruchem czynnym oraz biernym przedstawiono, wykorzystując zależność sprężystości mięśnia, masy, którą stanowią mięśnie w obrębie danej części kończyny oraz tłumienia. Opracowane modele w dalszych pracach wykorzystane będą w procesie projektowania urządzenia wspomagającego ruch kończyny dolnej.
EN
The paper presents a mathematical model developed lower limb, which allowed for analysis of its movements. The model assumes that the main force of gravity comes from the weight of the body, the rest in the lower limb is part of the spring-damping. Such a working model of the thigh and shin muscles, assumed elastic properties of the sarcomeric contraction and his trial loosen contrary, by extending the spring. Properties of joints are described by the damping. The next stage includes the exercise of passive motion, which is executed by the system when straightening the leg.
PL
W pracy dokonano identyfikacji ciosu mae-geri i przedstawiono optymalne charakterystyki sterujące modelu biomechanicznego uzyskane za pomocą optymalizacji parametrycznej. Parametryzacji zostały poddane prędkości uogólnione modelu. Ich wartości początkowe obliczono na podstawie analizy kinematycznej zapisu video badanego ciosu. Za kryterium optymalizacyjne wybrano minimalny czas zadawania ciosu. Warunki brzegowe odpowiadały zarejestrowanej początkowej i końcowej konfiguracji kończyny. W obliczeniach wykorzystano metodę sekwencyjnego programowania.
EN
Identification and an inverse dynamic parametric optimization method for solving optimal control problems involving planar biomechanical linkages is presented. The method is applied to minimize the performance time of a mae-geri kick. Parameterized generalized velocities as design variables and sequential quadratic programming (SQP) method were used in the computations. The actual and optimal time characteristics of the net torques at the basic joints of a leg and actual internal reactions in the hip joint are presented. Some remarks concerning the technique of the performed kick are included.
9
Content available remote Evaluating the material parameters of the human cornea in a numerical model
EN
The values of the biomechanical human eyeball model parameters reported in the literature are still being disputed. The primary motivation behind this work was to predict the material parameters of the cornea through numerical simulations and to assess the applicability of the ubiquitously accepted law of applanation tonometry – the Imbert–Fick equation. Methods: Numerical simulations of a few states of eyeball loading were run to determine the stroma material parameters. In the computations, the elasticity moduli of the material were related to the stress sign, instead of the orientation in space. Results: Stroma elasticity secant modulus E was predicted to be close to 0.3 MPa. The numerically simulated applanation tonometer readings for the cornea with the calibration dimensions were found to be lower by 11 mmHg then IOP = 48 mmHg. Conclusions: This discrepancy is the result of a strictly mechanical phenomenon taking place in the tensioned and simultaneously flattened corneal shell and is not related to the tonometer measuring accuracy. The observed deviation has not been amenable to any GAT corrections, contradicting the Imbert–Fick law. This means a new approach to the calculation of corrections for GAT readings is needed.
10
Content available remote Goldmann applanation tonometry - not as good as gold
EN
A thesis that linear mechanics does not apply to the analysis of cornea load during Goldmann applanation tonometry measurement and that the concept of surface tension in the lacrimal fluid is an ineffective attempt at circumventing the associated problems is put forward. The fundamental problem emerging during numerically simulated measurement of pressure on the eyeball, whose dimensions are considered to be calibrated, stems from the fact that the flattening of the cornea at the nominal intraocular pressure leads to a critical state in which the shell loses stability. The consequences are far-reaching. The Goldmann tonometer performs well at low intraocular pressure, but above the nominal pressure its readings are always understated. The cause of the error is not the tonometer itself (its readings can be even very accurate). It is shell “solution” called Imbert–Fick law which is faulty.
11
Content available remote Biomechanical model of human eyeball and its applications
EN
Attempts at the mechanical identification of the human eyeball are often not very effective for two reasons: the material parameters determined by tension tests on corneal and scleral tissue specimens are not sufficiently accurate while numerical models of the eye, integrating material and geometric parameters, are often based on unrealistic assumptions. The examples presented here cover refractive surgery, Goldmann applanation tonometry and the optical self-adjustment of the eye. The discussed problems are illustrated with calculations showing that it is possible to effectively use a biomechanical model of the eye to identify its material parameters. Also the handicaps, the Imbert-Fick law among them (numerical calculations do not corroborate this law), lying at the basis of applanation tonometry are demonstrated. The conclusions can help to create a realistic numerical model of the eyeball.
EN
A backward tucked somersault from the standing position is analyzed in this study. The used computations were based on a three-dimensional model of the human body defined in natural coordinates. The net torques and internal reactions occuring at the ankle, knee, hip, upper trunk-neck and neck-head joints were obtained by inverse dynamics. The achieved results confirmed the significant loads at the joints at the beginning of the landing phase and revealed the way the analyzed stunt was controlled. It was also shown that the natural coordinates provide a useful environment for modeling spatial biomechanical structures.
PL
W niniejszej pracy poddano identyfikacji biomechanicznej salto z miejsca w tył w pozycji kucznej. Obliczenia przeprowadzono wykorzystując trójwymiarowy model ciała człowieka zdefiniowany we współrzędnych naturalnych. W wyniku rozwiązania zagadnienia odwrotnego uzyskano przebiegi zbiorczych momentów sił mięśniowych oraz reakcji wewnętrznych w stawach kończyny dolnej i na poziomie połączeń tułowia z szyją oraz szyi z głową. Uzyskane wyniki wskazują na wysoki poziom obciążeń w stawach na początku fazy lądowania oraz ukazują sposób sterowania ciałem człowieka w trakcie badanego salta. Obliczenia potwierdziły też przydatność współrzędnych naturalnych w modelowaniu przestrzennych struktur biomechanicznych.
EN
One of the problem while dealing walking mechanism of mobile service robot (MSR) is the problem of his mechanical organization and control. An example for the solution are locomotive organs of the animals. Biomechanics defines motion as a change of the system position in the space as well as the change of the position of its functional parts. Subsequently space and time -space features of the motion represent kinematical features. Power and time feature represents dynamic features of the moving material system. These signs and features can be used as effective tools for biomechanical analysis of the movement activities and characteristics of random walking body of MSR. Biomechanical model can be used especially by optimization of the construction and driving unit of the walking mechanism, while designing of its control and coordination of the movement of its functional sections. The article introduces authors' knowledge and experience from the use of biomechanical characteristics by the analysis and evaluation of walking service robots movement realization technique, as well as by the creation of the models simulating walk for the needs of the walking mechanism MSR construction.
EN
Most of the people over 65 years old, experience falling due to muscular-nerve system disorder. Control of posture for this group of people can be recovered by rehabilitation exercises. This study suggests an optimum kinematic motion pattern to recover stability and balance of the human body due to a suddenly base acceleration without separation of the foot from the ground, using statically and dynamically compensation algorithms. The work was done by mathematically simulation of a biomechanical multi-links model in the sagittal plane. The results showed that a continuous smooth motion in every joint can lead to recover the stability of the model
EN
This paper attempts to estimate the differences between the static optimization solution and the exact one. A multibody biomechanical model of a leg of the human being is presented. The model is based on natural coordinates. It is applied to the case of raising of the leg to solve individual muscle distribution problem. Some parameters of the obtained optimal solution are compared to the ones received through the solution of inverse dynamics problem.
EN
Foundations for the design of a human biomechanical model aimed at analyzing planar movements such as vertical or standing long jumps are presented. The motions in the hip, knee and ankle joints are modeled as enforced by muscle forces applied to the tendon attachment points, and the other joint motions are actuated by torques representing the muscle action. A systematic construction of the related dynamic equations in independent coordinates is developed, enhanced by an effective scheme for determination of reaction forces in the leg joints. The reaction forces from the ground during the support phase can also be obtained.
PL
W pracy przedstawiono założenia i sposób budowy modelu matematycznego ciała dla analizy czynności motorycznych typu wyskok do góry czy skok z miejsca do przodu. Ruch w stawach kończyn dolnych wymuszany jest za pomocą sił mięśniowych działających wzdłuż odcinków łączących miejsca ich zaczepów, natomiast ruchy w pozostałych stawach realizowane są za pomocą wypadkowych momentów sił mięśniowych. Zaproponowano systematyczny sposób generowania równań ruchu wymaganych dla rozwiązania zadania symulacji odwrotnej, uzupełnione o efektywny sposób wyznaczania reakcji w stawach kończyn dolnych oraz oddziaływań z podłożem.
PL
Biomechaniczną konstrukcję układu kość-implant, np.: konstrukcję sztucznego stawu biodrowego charakteryzuje zespół cech materiałowych, geometrycznych i dynamicznych, dobranych ze względu na zamierzony rekonstrukcyjny cel endoprotezoplastyki. Zagadnienie zgodności strukturalno-biomechanicznej pomiędzy porowatym implantem a kością należy do kluczowych ze względu na spełnianą w szkielecie rolę. W tym zagadnieniu należy w pierwszym rzędzie wyodrębnić problem zgodności strukturalno-adaptacyjnej implantów ortopedycznych pokrytych porowatą warstwą wierzchnią (porous coated implants) z porowatą tkanką kostną. Właściwości strukturalno-osteoindukcyjne porowatych materiałów współpracujących z tkanką kostną warunkują adaptacyjne wrastanie tej tkanki do przestrzeni porowej warstw wierzchnich implantów, co z kolei determinuje właściwe i trwałe umocowanie implantu w kości. Praca zawiera krytyczny przegląd opublikowanych dotąd ważniejszych prac badawczych dotyczących istotnego z punktu widzenia inżynierii biomateriałów stosowanych w układzie kostno-stawowym człowieka zagadnienia zgodności strukturalno-adaptacyjnej połączenia kość-implant. Wykazano, że zagadnienie to nie może być w sposób należyty rozwiązane na podstawie tradycyjnego jednofazowego modelu biomechanicznego tkanki kostnej, a w literaturze przedmiotu brak jest jednoznacznych wytycznych dotyczących identyfikacji istotnych parametrów mikrostruktury porowatych pokryć implantów otopedycznych. Zdaniem autorów, współczesny dwufazowy porosprężysty model biomechaniczny tkanki kostnej stwarza w tym względzie nowe możliwości, które pozwolą na zidentyfikowanie istotnych parametrów porostruktury, warunkujących strukturalno-osteoindukcyjne właściwości porowatych warstw wierzchnich implantów ortopedycznych
EN
The biomechanical construction of an orthopaedic implant, e.g. construction of artificial hip joint, is characterized by a set of material, geometrical and dynamic properties, designed to fulfill the joint reconstruction arthroplasty requirements. The problem of structural-biomechanical compatibility between porous implant and bone is a key-question in respect to the role performed in skeleton. At the first, in this matter, the problem of structural-adaptive compatibility of orthopaedic implants porous coatings with porous bone tissue should be stated. The structural-osteoinductive properties of biomaterial influence the adaptive ingrowth of bone tissue into the pore space of a porous coating , which in turn determines the proper and permanent fixation of the implant in its bony surroundings. This paper presents a critical review of the published most significant research works dealing with the problem of the structural-adaptive compatibility of bone-implant fixation, important from the biomaterials engineering view point. There is shown that the problem cannot be appropriately analysed and solved on the base of the traditional one-phase biomechanical model of bone tissue and that it is still lack of clearly defined parameters of microstructure for porous coatings on the bone implants. In the authors opinion, the modern two-phase poroelastic biomechanical model of bone tissue gives new possibilities for the identification of the significant parameters influencing the structural-osteoinductive properties of porous coatings of othopaedic implants
EN
In the paper the influence of time of prediction on optimal isolation system of a seated human operator body subjected to random excitation has been analyzed. Human body model was considered as an active, linear, lumped parameter unidirectional dynamical system. Synthesis of optimal vibration isolation system (VIS) was founded on Wiener's method of optimization. Analytically described the optimal VIS was obtained for the criterion composed of all variances of relative displacements and absolute accelerations of masses of the system. The variances and criteria for two types of biomechanical models and two types of excitations were calculated, graphically presented and compared.
19
Content available remote Zintegrowane symulatory chodu w zastosowaniu do syntezy algorytmów sterowania
PL
Tworzenie efektywnych algorytmów sterowania układami biomechanicznymi wymaga uwzględnienia wielu specyficznych właściwości dynamiki i kinematyki tych układów. Artykuł opisuje metody i narzędzia wykorzystane do stworzenia modelu biomechanicznego kończyn dolnych dorosłego mężczyzny. Szczególną uwagę poświęcono wpływowi mięśni oraz naturalnych ograniczeń na dynamikę całego układu oraz niezbędnym uproszczeniom przyjętym w fazie modelowania. W drugiej części przedstawione zostało zastosowanie modelu jako symulatora dla algorytmów stabilizacji postawy oraz algorytmów sterowania chodem dwunożnych robotów kroczących. Dane z symulacji zestawione z danymi z eksperymentów fizjologicznych pozwalają określić przydatność tych algorytmów w zastosowaniu do sterowania ruchem w układzie biomechanicznym, jak również możliwości ich modyfikacji i rozwijania w celu wykorzystania w systemach funkcjonalnej elektrostymulacji (FES).
EN
In order to create effective and robust control algorithms of biomechanical systems motion, the specific properties of the dynamics as well as kinematics have to be taken into account. This paper describes methods and tools which support biomechanical modelling. These software tools have been used to develop a model of lower extremities of an adult male. Discussed are the features of the model i.e. an influence which muscles and natural movement limitations of knee and ankle joints have on its dynamics. The second part of the paper presents an application of the model to simulate and to test balance and walking control strategies. A comparison of the simulation results to experimental evidence enables the evaluation of usefulness of these strategies in application as controllers of the biomechanics system movement, in particular to a functional electrical stimulation (FES) task.
PL
W artykule przedstawiono wstępne wyniki własnych badań doświadczalnych nad wpływem fazy płynnej kości korowej na jej właściwości mechaniczne. Pokazano, że kość sucha jest materiałem sprężysto-kruchym, a „mokra" (wypełniona płynem fizjologicznym) - materiałem sprężysto-plastycznym. Celem pracy jest przedstawienie stanu badań w zakresie mechatronicznych (mechanoeletrycznych) właściwości kości, ich fizjologicznego znaczenia w biodynamice kości, a także podkreślenie znaczenia porosprężystego modelu kości w kontekście projektowania porowatych materiałów konstrukcyjnych na implanty endokostne.
EN
This paper presents initial results of own experiments on the influence of fluid phase of cortical bone on the mechanical properties of bone. The target of the paper is to present the review of the history of investigations on the mechatronic (mechanoelectric) properties of bone, their role in bone tissue physiology, and to emphasize the role of the poroelastic model of bone in designing the constructional materials of various orthopedic implants.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.