Simulative Auslegung von tragbaren Unterstützungssystemen mittels muskuloskelettaler Menschmodelle am Beispiel einer Sprunggelenkorthese

Beschreibung

Tragbare Unterstützungssysteme sind spezielle Produkte, die den Menschen durch Kraftübertragung unterstützen und assistieren, d.h. gezielt auf die Biomechanik wirken. Für eine ergonomische Gestaltung werden die Nutzer in den Produktentwicklungsprozess eingebunden (nutzerzentriertes Design). Im Rahmen der virtuellen Produktentwicklung werden zunehmend muskuloskelettale Menschmodelle zur Nutzerrepräsentation eingesetzt. Insbesondere für tragbare Unterstützungssysteme stellt die Verwendung von muskuloskelettalen Menschmodellen ein wertvolles Werkzeug dar, da die Auswirkungen auf die Biomechanik des Benutzers (z.B. Muskelaktivierungen) simuliert werden können. Der virtuelle Designprozess von tragbaren Unterstützungssystemen unter Verwendung von muskuloskelettalen Simulationen findet jedoch kaum Anwendung, was vor allem an den Einschränkungen bei der Übertragung der Simulationsergebnisse in die reale Welt liegt. Ein wichtiger Faktor ist die Darstellung der Schnittstelle und Interaktion zwischen Mensch und System. Daher wird in dieser Arbeit eine neuartige Methode zur Interaktionsmodellierung in der muskuloskelettalen Simulation vorgestellt und am Beispiel einer passiven Sprunggelenkorthese angewendet. Die Methode besteht zum einen aus einer Methode zur Bestimmung der erforderlichen Unterstützung durch ein tragbares
Unterstützungssystem und zum anderen aus einer Methode zur Berücksichtigung des Einflusses des biologischen Weichgewebes an der Schnittstelle zwischen Mensch und System. Durch die Anwendung dieser Methode wird ein weiterer Effekt aus der Realität in die muskuloskelettale Simulation einbezogen, was potentiell eine validere Übertragung der Simulationsergebnisse auf die reale Welt ermöglicht.