Virtuální svalově-kosterní model ruky a jeho využití pro návrh ergonomické počítačové myši

Abstract

Stěžejním úkolem této práce je zdokonalit virtuální svalově-kosterní model ruky v programu AnyBody Modeling System, navrhnout a zrealizovat model počítačové myši běžného a ergonomického typu, a následně díky těmto modelům myší a modelu ruky vyhodnotit síly ve svalech a reakce v kloubech ruky při jejich používání. Hlavním úkolem této práce byl vývoj modelu ruky, tedy ruční vyhlazení již stávajících modelů kostí, a též uvažování reálné anatomie zápěstí s možností pohybu mezi jednotlivými zápěstními kůstky s reálně rozloženou hmotou. Všechny kosti byly modelovány z reálných dat z měření VHP (The Visible Human Project). Veškeré pohybové rovnice jsou sestaveny pomocí metody uvolňování, díky které je možné vyřešit úlohu kinetostatiky. Dále bylo žádoucí, aby model obsahoval vazy a rozdílné vlastnosti chování hlavních šlach a svalů. Aby směr a umístění průchodu jak svalů, tak šlach byl co nejvíce skutečný, je důležité, aby pevně dané průchodící body svalů a budoucích šlach byly změněny na překážky, geometrické tvary, které daná měkká tkáň obepíná. Kvůli měření a validaci modelu pro pohyb při práci s počítačovou myší je následně nutné celý model ruky zrcadlově obrátit ve 3D z levé ruky na pravou.

Správnost modelu lze ověřit porovnáním svalových aktivit tří vybraných svalů skutečné lidské ruky a modelu ruky. Validaci modelu lze provést díky spojení tří měřících metod, a to měření pohybu pomocí systému Vicon, měření síly při klikání s počítačovou myší a měření elektromyografického signálu vybraných svalů ruky v daný okamžik.

Druhou stěžejní úlohou byla rešerše současného vývoje počítačových myší, návrh dvou tvarových typů, tedy běžného a ergonomického typu, jejich virtuální modelace a vytvoření fyzických modelů. Využitím těchto modelů při měření pohybů pomocí systému Vicon lze dostat reálná data. Po importování těchto dat do modelu ruky lze zhodnotit dopad na zdraví svalů a kloubů.