人體運動仿真的案例
人體運動時的力學
人體運動時的力學
運動——改善亞健康——健康
已經成為很多人的健康公式
由于現在大多數人，都是低頭手機族，為了更舒適的使用手機，各種姿勢層出不窮，姿態是舒服了，但是這些姿勢會造成脊椎的歪斜，這時候周身能量不暢，氣血不通, 腰酸背痛如影隨形，可很多人卻以為是亞健康的征兆，又通過運動去改善，這樣一來，只會因為雙腳力學不平衡，讓脊椎問題更加嚴重，從此百病就來了。
但是你知道疾病為什么會發生嗎？
在這之前，我想先說一說打太極為什么能起到養生的原理
如果你身邊有常打太極的人
那么你可能會聽到這樣的說法——打太極可使力入涌泉，腰有力
為什么這么說
太極拳中強調的涌泉無根腰為主，力學垂老終無補，簡單來說，就是借力使力，所以練功的人都是訴求力量要進入涌泉穴，腰才有力，中國武術中早就提到力學原理，以生物力學、人體工學及人體穴道原理
問題關鍵就在于——太極能夠讓人體力學恢復平衡，達到恢復健康的效果
由此可見，身體力學和健康有莫大的關聯
如何會造成身體力學平衡的平衡呢？
簡單來說——比如你現在低著頭看手機或者在屏幕面前弓腰駝背
如果深究——蹺二郎腿，左腿在上，左臀髖骨便容易突起來，長久下來，股骨、髖骨之間的角度就會加大，造成盆骨歪斜。
展開 新型摩擦電納米發電機：可利用人體運動實現無線供電！
不過，去年筆者曾介紹過中國科學院、重慶大學、美國佐治亞理工學院、臺灣科技大學等科研機構的科研人員組成的團隊，在中華民族傳統的剪紙藝術啟發下，利用了摩擦電，開發出一種輕量的、剪紙式樣裝置，采集來自人體運動的能量。
（圖片來源：美國化學會）
其中的核心技術就是：摩擦電納米發電機（TENG）。它能夠采集我們四周的機械能為電子設備充電。舉個例子，未來我們可以在鞋子中安裝摩擦電發電機，只要正常走路，就可以為自己隨身攜帶的手機充電。
接下來，簡單介紹一下TENG 的發電原理：在TENG 的內部電路中，由于摩擦起電效應，兩個摩擦電極性不同的材料薄層之間會發生電荷轉移，從而在二者之間形成電勢差；在TENG 的外部電路中，電子在電勢差驅動下，在分別粘貼在摩擦電材料層背面的兩個電極之間或者電極與地之間流動，從而來平衡這個電勢差。
然而，還是有不少人懷疑摩擦電納米發電機的可行性和實用性。之后，筆者在《可穿戴設備通過人體運動供電，可行嗎？》文章中，介紹了韓國三星綜合技術研究院的一項最研究。該研究證明：摩擦電納米發電機能夠滿足小型可穿戴設備和便攜式電子設備的能耗需求。
（圖片來源：參考資料【2】）
創新
近日，美國克萊姆森大學納米材料研究所（CNI）的研究人員離使用摩擦電（一種綠色能源）為世界無線供電的目標又更近了一步。
（圖片來源：Ramakrishna Podila / 克萊姆森大學納米材料研究所 ）
在2017年3月，CNI 物理學家小組發明了超簡單的摩擦電納米發電機，簡稱“U-TENG”，是一種由塑料和膠帶簡單制成的小型裝置。它可以通過人體運動和振動產生電力。當這兩種材料結合到一起時，你只需拍拍手或者跺跺腳，就可以產生出被接有電線的外部電路檢測到的電壓。電能通過電路，存儲在電容或者電池中，在需要時再使用。
展開 長春工業大學高光輝：生物基水凝膠傳感器，用于測量具有穩定附著力和超高韌性的人體運動
出人意料的是，PAAM-SC-CC水凝膠對各種固體基質和人體皮膚均表現出穩定且可重現的粘合力。由于酪蛋白酸鈉驅動的大量游離離子，PAAM-SC-CC水凝膠可以保持穩
定而靈敏的離子電導率，而無需添加其他填料
。
實驗證明，它可以應用于復雜信號的人體運動監控領域。因此，
PAAM-SC-CC水凝膠傳感器可以監測人體在不同應變范圍內的運動，包括喉嚨運動和關節伸展。可以想到具有各種特性的這種基于水凝膠的柔性換能器，以擴大生物電極，人機，個性化醫療健康領域等的應用領域。
相關論文以題為
Bio-Based Hydrogel Transducer for Measuring Human Motion with Stable Adhesion and Ultrahigh Toughness
發表在《
ACS Appl. Mater. Interfaces
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
與PAAM-SC-CC水凝膠有關的結構機理和應用顯示。
圖
2.
（a）PAAM水凝膠，PAAM-SC水凝膠，PAAM-CC水凝膠和PAAM-SC-CC水凝膠的拉伸應力-應變曲線；（b，c）分別關于SC和CC的不同比率的拉伸應力-應變曲線；（d–f）分別對應（a），（b）和（c）的彈性模量和韌性。（g）中顯示了PAAM-SC-CC水凝膠的拉伸性能。
圖
3.
展開 《Research》東華大學張超/劉天西: 致密氫鍵網絡增強極高韌性、快速自恢復和自粘附的離子導電水凝膠，用于人體運動檢測
圖8
可穿戴
PAM-r-MVIC-2 雙峰傳感器監測復雜的人體運動。
在檢測 (a, b) 手指彎曲、(c, d) 手腕彎曲和 (e, f) 吞咽時記錄的實時電阻和電容信號。在相應的測量過程中拍攝了插圖。
參考文獻
：
doi.org/10.34133/2021/9761625
版權聲明：
「
高分子材料科學
」旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。編輯水平有限
，
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v：silhouette028
展開 [CATIA DMU——Kinematic] CATIA DMU運動仿真案例分享+DMU運動仿真教程。
在CATIA軟件DMU KIN模塊優雅的做一個運動仿真案例？
如下簡單介紹下本案例，運動副添加以及模擬仿真過程（三維建模過于簡單，不做介紹，如果需要模型，可以聯系作者獲取。）
首先分享一下結構樹，結構樹中有四個子件，其中swingarm指的是中間旋轉臂，slider指的是兩個做往復式直線運動的零件，FixPART是一個虛擬的固定基座（由上面的動畫，我們可以看到slider滑塊上有圓柱凸臺插入到大基座的長條孔導軌中，形成滑移運動副，并不太明顯，但是這個是關鍵點）。
下面的三維圖中，結構樹上總共添加了5個運動副，swingarm與基座上白色軸線相合的旋轉副；swingarm兩側圓柱上的圓心點與slider上長條孔中心線之間的點線結合1，點線結合2；slider上的藍色凸臺與基座滑槽（兩條黃色點劃線）之間的滑移副1，滑移副2。（在實際操作中，大家經常忽略的就是這個虛擬的Fix基座的構建，另外容易將兩個滑移副做成點線結合類型的高副，如果這樣的話，機構自由度太多，無法進行運動模擬仿真。）
運動副添加完畢，將虛擬的基座FIX PART做為固定件，在旋轉副上加一個角度驅動后（如下截圖），設定角度驅動范圍為-360°到360°（swingarm回轉兩圈），系統提示可以進行運動仿真。
點擊使用命令進行仿真（simulation with commands）后，打開如下對話窗體，拖動滑塊到合適位置，點擊運行，機構即開始運動模擬。
下面我們對做好的運動仿真機構進行視頻演示。
展開 RecurDyn 成功案例：基于人體建模的可穿戴機器人設計與仿真
┃仿真過程
①獲取人體運動測量數據、人體程序、創建人體模型和輸入運動數據的“Bio-motion”
②將生成的人體模型導入 RecurDyn，然后實現動力學模型
③利用襯套將人體與穿戴機器人相結合，仿真人體的動態行為
*獲取可穿戴機器人運動結果
④地面反作用力（GRF）和可穿戴機器人運動數據輸入后的動力學分析
⑤獲取可穿戴機器人執行器所需的扭矩數據和機器人關節容許角度（ROM）
⑥利用可穿戴機器人執行器的位移和速度數據構建控制聯動模型，并進行聯合仿真
圖2 人體模型的創建
┃關鍵分析技術
利用RecurDyn/Bio-motion創建人體動力學模型
人體和可穿戴機器人通過皮帶連接以及動力學建模
使用 ProcessNet進行定制應用后處理和各種人體運動測量數據
動力學模型和Simulink控制聯合仿真
┃RecurDyn工具包
RecurDyn/Professional
RecurDyn xSimulink Co-simulation (RecurDyn/Control) or CoLink
ProcessNet
┃面臨的工程問題
在驗證階段難以預測測試中的破損而帶來的時間和金錢的損失
直接佩戴樣機具有一定危險性
修改設計變量（設計、執行器容量和允許的運動角度）帶來重復過度的實驗時間和成本
需要通過各項人體模型身體外觀對穿戴機器人進行驗證
┃解決放案
使用人體模型構建動力學模型，以驗證每個關節的扭矩載荷
使用逼真的、多樣化的人體模型進行仿真
展開 維克弗里斯特大學基于 HyperWorks開發車輛碰撞仿真的人體模型
簡化的模型可以在碰撞中快速評估運動響應，同時乘員有限元模型在車 輛內部易于定位。維克森林科己完成基于M50的簡化模型的開發工作。“先進的網格劃分和網格變形技術是開發車 輛碰撞仿真分析中人體損傷評估計算模型的關鍵。”損傷生物力學研究中心助理教授Scott Gayzik博士如此說到。
結論
GHBMC 今后將重點開發簡化的和詳細的完整的 5%、 95%男性人體模型，同時開展 5%、 50%、 95%女性對應 模型的開發。站立行人的簡化和詳細的模型也在計劃之中。
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展開 人體頭骨+軟組織系統爆破損傷仿真分析
項目背景：
頜面部是人體的暴露部位，戰時防護薄弱，平時是暴力、自傷的重點部位，在全身各部位的火器傷中，頜面部火器傷占有較大比例。無論平戰時，頜面部火器傷創傷彈道學研究都是全身創傷彈道學研究中的重點問題之一。由于動物模型無法直觀動態地觀察到模型內部的致傷過程，加上頜面部解剖結構精細、組織器官生物力學性質相差大，無法采用人工材料進行模擬，所以頜面部火器傷的研究中，尚無可以用于致傷過程中生物力學機制研究的模型，這也是目前相關研究的瓶頸之一。
工況簡介：
咬肌外側施加爆破載荷，采用采用流固耦合的分析方法，下頜骨、外側咬肌和面部軟組織施加單元失效，空氣域施加無反射邊界。
結果動畫：
展開 PROE運動仿真模塊的伺服電機怎么實現間歇運動
在一銷釘上加一伺服電機怎么設置才能讓它實現間歇運動·～～
QQ:55904800
請賜教~~~詳細一些
Abaqus激光輔助車削仿真結果對比 (工件運動 VS 刀具運動)
[圖片]
【CATIA運動仿真】用CATIA DMU 點-曲線運動副模擬機床切割小螞蟻LOGO模型？
老鐵們大家好：
學過CATIA 運動仿真的朋友都知道，dmu里有一個點-曲線（point on curve）運動副，典型的高副，但是這個運動副無法進行獨立的運動模擬。
如果我們在一個裝配體中，建立如下兩個part模型，一個是平面曲線，一個是雕刻機刻刀，如下圖片所示，然后在dmu模塊，建立運動裝置，并創建點-線結合的運動副，設定曲線為固定件，并在點-曲線運動副上添加驅動，這個時候我們發現裝置依然還有3個自由度，也就是說裝置本身無法進行運動模擬。
那么這是什么原因呢？我們應該怎解決呢？很多朋友都曾問過類似的問題，那么我們下面就分析一下并給出解決方案吧。
原因分析，
如果只是簡單的創建一個點-曲線運動副，那么刻刀實際上只約束了xyz三個方向的位移自由度，依然有三個方向的轉動自由度，相當于刻刀可能偏斜或者繞自身回轉軸進行回轉，而沒有全約束是無法進行運動模擬的。
解決方法，
這個時候我們需要添加一個運動件-導軌，讓導軌分別與平面曲線和刻刀建立棱形結合（滑移副），網上有相關的一些介紹，但是都不夠形象，那么大家可以觀看下面這個圖片和視頻，相當于直接將運動裝置中的（被加工件-小螞蟻logo輪廓曲線，導軌，刻刀) 都給模擬出來了。關于棱形副的具體創建方法比較簡單，就不再贅述了。
文章來源：CATIA小螞蟻
展開 設計仿真 | MSC Apex與MSC Nastran聯合仿真顛覆競技運動自行車性能設計
引入了一種新的生產流程（按訂單生產）和一種完全不同的銷售模式，其目標是：交付運動員成績。
Kú Cycle在開發一款受F1啟發的鐵人三項自行車時使用了MSC Apex，其中車輛的前部對氣流至關重要。當驗證概念時，MSC Apex為他們提供了所需的信心，以致力于關鍵結構部件的原型設計和制造所需的昂貴工具。
挑 戰
現代鐵人三項是一項嚴重依賴自行車和騎手的高效空氣動力學性能的運動。F1賽車的設計使其能夠操縱氣流，沿著對車手有利的路徑行駛。Kú Cycle的目標是制造一輛能引導自行車和騎手周圍氣流的自行車。
這項任務要求Kú Cycle徹底重新設計自行車的車架、車叉和車把，以便位于自行車前部附近的部件能夠主動地操縱氣流，使騎手受益。
使用有限元分析的虛擬樣機是一種應用于許多行業的技術。在Kú Cycle的案例中，允許結構在任何物理制造之前進行優化。利用MSC Apex和MSC Nastran建立和求解有限元模型，采用線性靜態和動態分析求解序列。
展開 【多體系統仿真算例】齒輪鏈條多體系統運動仿真
通過數值仿真，可以對齒輪鏈條多體系統進行運動和受力狀況的模擬。這種模擬方法可以提供對系統行為和性能的深入理解，有助于優化設計、預測故障和提高系統的穩定性。
在數值仿真中，可以使用有限元分析（FEA）或多體動力學（MBD）等方法來模擬齒輪鏈條多體系統的運動和受力狀況。
有限元分析（FEA）：這種方法通過將系統劃分為有限數量的元素（如齒輪和鏈條），并使用數學模型描述每個元素的物理行為，從而模擬系統的整體行為。FEA可以用于分析齒輪鏈條的應力、應變、位移等，并評估系統的疲勞壽命和穩定性。
多體動力學（MBD）：這種方法使用多體動力學軟件來模擬復雜機械系統的運動和受力狀況。MBD可以模擬齒輪鏈條多體系統中的齒輪嚙合、鏈條張緊力、摩擦力等動態行為，并預測系統的動態響應和穩定性。
在進行數值仿真時，需要考慮多個因素，如齒輪和鏈條的材料屬性、幾何形狀、接觸條件、潤滑條件等。通過調整這些參數，可以觀察系統在不同條件下的行為，從而優化設計并改進系統的性能。
仿真設計：
【仿真平臺】自建高性能計算集群
【算例說明】通過數值仿真，可模擬齒輪鏈條多體系統運動和受力狀況
【工程應用】齒輪鏈條多體系統運動仿真、多體系統動力學仿真、機械工程等
【創新貢獻】自動化計算流程+計算參數優化+后處理自動生成
！！文章內容轉自微信公眾號“云數仿真”，更多精彩內容請前往微信公眾號進行關注。
展開 電磁鐵運動和溫升耦合仿真---Maxwell的靜態、瞬態和Icepak耦合仿真 ￥29
作者：大龍貓 微信：CAE-ANSYS
Maxwell軟件集成了電磁分析功能，可以完成運動部件的運動，查看其運動過程、另外新版本中集成了Icepak功能，Icepak是fluent的另一個界面，而該功能是icepak的簡化版，基本上可以完成相應溫升發熱的功能。
本實例是以一個動作器為例，完成了銜鐵在電磁力的作用下的運動過程，獲取其運動過程查看閉合時間，獲取電磁力隨時間變化的曲線。然后計算穩態閉合狀態下的電磁鐵功耗，后面使用Maxwell中的Icepak功能完成動作器的溫升，獲取相應的溫度分布和流場分布。
展開 