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AnyBody モデリング
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  適用例

懸垂バーの解析

懸垂

この例題は、モーションキャプチャデータを利用せずに、AnyBodyで懸垂動作をおこなう人体モデルの作成方法と、解析結果を示します。
3つの異なる懸垂方法の結果を評価します。
また、働かせたい筋肉と外傷予防により、懸垂バーの寸法のパラメータスタディをおこない、適切な動作を検討することを目的とします。

① モデル化
①モデル化環境のモデル化と人体モデルの動作の定義を右図に示します。

異なる懸垂動作を3つ検討します。
逆動力学解析である「InverseDynamics」を実行すると、設定した動作を維持するための人体筋肉活動等の結果が得られます。

各ケースは、最大筋肉活動量、肩の高さ、右と左の肘関節反力の出力をモデルの近くに表示します。

人体モデルプロパティ:
● 体重=65kg
● 身長=170cm
● 筋力設定=強い
② 懸垂動作
懸垂動作1動作 1
腕を締め、手のひらが自分に向いた状態で懸垂をおこないます。
これらの状態では、懸垂時の最大筋肉活動は76%となり、上腕筋と腹直筋が有効に働かせます。
Animation
懸垂動作2動作 2
両腕を広げ、バーが水平面に対して20°の角度とし、手の甲が自分に向いた状態で懸垂をおこないます。
これらの状態では、懸垂時の最大筋肉活動は86.5%となり、上腕筋と大円筋が有効に働かせます。
Animation
懸垂動作3動作 3
人体の垂直面に対して、両手が60°とした状態で懸垂をおこないます。
これらの状態では、懸垂時の最大筋肉活動は100%となり、上腕筋と大円筋が有効に働かせます。
また、この動作では、肘にかかる関節反力が最大となります。
Animation
③ パラメータスタディ(例 動作 3)
バー長さ=0.3m、ハンドル角度=-20°バー長さ=0.3m、ハンドル角度=+80°
バー長さ=0.8m、ハンドル角度=-20°バー長さ=0.8m、ハンドル角度=+80°
定義
働かせたい筋肉により、動作3のバー寸法のパラメータスタディをおこないます。
バーの長さを0.3mから0.8mへ、ハンドル角度を-20°から+80°まで変化させて、それによる懸垂動作の解析をおこないます。
3つの調査したい筋肉グループを作成し、出力としては、上腕二頭筋、大胸筋、広背筋のグループとなります。
各グループの中には、全ての必要な筋力を加え、各解析の動作時間をかけて平均値を出力します。
また、関節外傷予防のため、各解析の肘関節とL1L2腰椎関節の反力平均値を出力します。

※ AnyBodyでは、パラメータスタディの出力値の作成は、自由度が高くて簡単です。例えば、平均値の代わりに、異なる値(筋力、反力、代謝動力、活動量、等)の演算や最大値、最低値も出力可能です。
結果
以下の図は、各パラメータ組合せで、各筋肉グループと指定した関節の反力の平均値を3Dグラフで示します。

  • 上腕二頭筋【上腕二頭筋】
    腕二頭筋の筋力は、バー長さが0.30mとハンドル角度が25°の時、最大となります。
  • 上腕二頭筋 3Dグラフ
    【上腕二頭筋 3Dグラフ】
  • 大胸筋【大胸筋】
    大胸筋の筋力は、バー長さが0.70mとハンドル角度が-20°の時、最大となります。
  • 広背筋【広背筋】
    広背筋の筋力は、バー長さが0.70mとハンドル角度が5°の時、最大となります。
  • 肘関節反力【肘関節反力】
    肘関節反力は、最低値が、バー長さ0.70mとハンドル角度-20°にあり、一番安全な状態となります。
  • L1L2腰椎関節反力【L1L2腰椎関節反力】
    L1L2腰椎関節反力は、ハンドル角度-5°と10°の間では、バー長さに依存せず、最低値となります。

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