Белканов - МГТУ им. Н. Э. Баумана
advertisement
Дипломный проект “Создание модели биомеханического объекта на примере экзокостюма” Студент: Белканов М.В. Руководитель проекта: Жук. Д.М. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010 г. Цели и задачи моделирования Цели разработки: • создание модели биомеханического объекта; • оценка возможностей систем MSC ADAMS, LifeModeler, Unigraphics NX; • решение проблем системной интеграции; • анализ перспективности ведения подобных разработок. Задачи, подлежащие решению: • комплексное исследование предметной области; • изучение технологий проектирования в сфере биомеханического моделирования; • выбор программных средств для моделирования; • разработка обмена данными между выбранными средами; • разработка методики создания модели биомеханического объекта; • апробация разработанной методики на практике. 2 Выбор варианта решения поставленных задач Задача Варианты решения Решение Получение исходных данных Подометрия Гониометрия Электромиография Динамометрия Стабилометрия Захват движения Динамометрия + захват движения (MOCAP) Выбор системы биомеханического моделирования MCS.visualNastran 4D SIMM 3D Visible Human SIMI Motion Visual 3D OpenSim LifeModeler LifeModeler Выбор систем для создания модели механической части MSC Adams Unigraphics NX Autodesk Inventor AutoCAD MSC Adams Unigraphics NX Autodesk Vault Bentley ProjectWise Bentley ProjectWise Выбор системы для реализации документооборота SharePoint 3 Структура организации документооборота проекта Для реализации документооборота проекта использовано решение на основе ProjectWise. 4 Общая структура методики Исходные данные: Чертежи элементов экзоскелета Динамометрия MOCAP данные Электромиография Общие параметры человека Антропометрические базы данных База данных человека Составляющие части модели объекта: Биомеханическая модель человека Модель экзоскелета Совместная модель • Моделирование процессов движения; • решение прямой и обратной задач динамики. 5 Способы получения исходной информации о движении Определенное движение Динамометрическая платформа Регистрация усилий в мышцах и суставах Захват движения при помощи маркерной системы MOCAP Углы движений в суставах нижних конечностей Сопоставление усилий в мышцах и суставах с определенным движением 6 Создание механической части биомеханического объекта Исходная информация В качестве среды для проектирования механического объекта выбраны САПР Unigraphics NX 7 и MSC Adams. 1. Параметры человека из базы данных 2. Чертежи составных элементов и узлов Формат STEP (*.stp) Геометрическая модель в Unigraphics NX 7 Добавление кинематических связей в MSC Adams Формат BIN (*.bin) Lifemodeler 7 Создание биологической части биомеханического объекта Исходная информация В качестве среды для проектирования биомеханического объекта выбрана LifeModeler BodySIM. 1. Общие параметры человека из базы данных 2. Положение базовых точек Генерация базового набора сегментов тела Создание кинематических связей между сегментами Создание набора базовых точек для привязки MOCAP данных 8 Объединение частей объекта Биомеханическая модель человека LifeModeler Модель экзоскелета Adams Привязка экзоскелета к модели человека MOCAP данные Привязка MOCAP данных к базовым точкам Возможность анализа движения биомеханического объекта 9 Пример создания модели Модель механической части объекта Объединенная модель Гибкие связи Анализ движения и решение задач динамики 10 Выводы: • Изучены технологии создания биомеханических моделей; • на основе анализа существующих программных средств выбран комплекс программных средств, реализующих данное решение; • разработаны средства обмена данными между выбранными средами; • разработана методика создания модели биомеханического объекта; • определено направление дальнейших исследований. 11 ТЭО НИОКР 12 Доклад окончен Спасибо за внимание 13
