A segmented forearm model of hand pronation-supination approximates joint moments for real time applications.
A segmented forearm model of hand pronation-supination approximates joint moments for real time applications.
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DOI：
10.1109/ner49283.2021.9441405
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发表时间：
2021-05
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Gritsenko V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yough MG;Hardesty RL;Yakovenko S;Gritsenko V
肌肉骨骼模型是一种新的计算工具，以逆向工程人类控制系统，这需要高效的算法实时运行。人的手旋前-旋后运动是通过桡骨和尺骨经由复杂的近端和远端桡尺关节相对于彼此的运动来完成的，每个桡尺关节具有多个自由度（DOF）。在这里，我们报告了两个简化的模型，这个复杂的运动学变换的一部分，20自由度的手和前臂模型的实施。旋前/旋后自由度被实现为在前臂段内或分离前臂段的近端和远端部分的单个旋转关节。在两个简单模型的比较中，使用具有前臂解剖结构的逆动力学模拟（OpenSim模型）产生的扭矩作为“金标准”。关节位置进行了迭代优化，以实现最接近的扭矩表示在现实的手运动。在模拟旋前/旋后扭矩时，具有分裂前臂段的模型比具有实心前臂段的模型表现更好。我们的结论是，简化旋前/旋后自由度作为一个单轴旋转臂段之间是一个可行的策略，以减少多自由度动态模拟的复杂性。
Musculoskeletal modeling is a new computational tool to reverse engineer human control systems, which require efficient algorithms running in real-time. Human hand pronation-supination movement is accomplished by movement of the radius and ulna bones relative to each other via the complex proximal and distal radioulnar joints, each with multiple degrees of freedom (DOFs). Here, we report two simplified models of this complex kinematic transformation implemented as a part of a 20 DOF model of the hand and forearm. The pronation/supination DOF was implemented as a single rotation joint either within the forearm segment or separating proximal and distal parts of the forearm segment. Torques produced by the inverse dynamic simulations with anatomical architecture of the forearm (OpenSim model) were used as the “gold standard” in the comparison of two simple models. Joint placement was iteratively optimized to achieve the closest representation of torques during realistic hand movements. The model with a split forearm segment performed better than the model with a solid forearm segment in simulating pronation/supination torques. We conclude that simplifying pronation/supination DOF as a single-axis rotation between arm segments is a viable strategy to reduce the complexity of multi-DOF dynamic simulations.
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影响因子：
2.4
作者：
Blana, Dimitra;Hincapie, Juan G.;Kirsch, Robert F.
通讯作者：
Kirsch, Robert F.
影响因子：
3.8
作者：
Holzbaur, KRS;Murray, WM;Delp, SL
通讯作者：
Delp, SL
影响因子：
4.6
作者：
Kapelner, Tamas;Sartori, Massimo;Farina, Dario
通讯作者：
Farina, Dario
基于OpenSIM和MATLAB的动态模拟和控制动态模拟和控制的平台。
影响因子：
2.4
作者：
Mansouri M;Reinbolt JA
通讯作者：
Reinbolt JA
DOI：
10.1109/tbme.2008.2005946
发表时间：
2009-04
期刊：
IEEE transactions on bio-medical engineering
影响因子：
--
作者：
Chadwick EK;Blana D;van den Bogert AJ;Kirsch RF
通讯作者：
Kirsch RF