Bio­me­cha­ni­sche Simu­la­ti­on orthe­ti­scher Teil­sys­te­me in der Ent­wurfs­pha­se

M. Böhme, J. Zentner
Mit Hilfe biomechanischer Simulationen kann die Entwicklung orthetischer Systeme zielsicherer sowie zeit- und ressourceneffizienter gestaltet werden. In frühen Entwurfsphasen, wenn die Mannigfaltigkeit in Frage kommender prinzipieller Lösungen noch relativ hoch ist, können simulationsbasierte Methoden helfen, die Produktentwicklung auf einen Weg mit höchster Erfolgswahrscheinlichkeit zu bringen. In diesem Beitrag wird für ein zu entwickelndes Bewegungsunterstützungssystem die Knieextension beim Treppenaufstieg untersucht. Für diese Funktion werden exemplarisch drei prinzipielle Lösungen (2 × passiv; 1 × aktiv) analysiert. Dazu werden diese in ein Menschmodell implementiert und das Knieextensionsmoment, basierend auf realen Bewegungs- und Kraftdaten, invers berechnet. Im Ergebnis zeigt sich, dass alle drei Varianten den Bewegungsapparat unterstützen, die aktive Variante im Vergleich aber besser geeignet ist.

M. Böh­me, J. Zent­ner
Mit Hil­fe bio­me­cha­ni­scher Simu­la­tio­nen kann die Ent­wick­lung orthe­ti­scher Sys­te­me ziel­si­che­rer sowie zeit- und res­sour­cen­ef­fi­zi­en­ter gestal­tet wer­den. In frü­hen Ent­wurfs­pha­sen, wenn die Man­nig­fal­tig­keit in Fra­ge kom­men­der prin­zi­pi­el­ler Lösun­gen noch rela­tiv hoch ist, kön­nen simu­la­ti­ons­ba­sier­te Metho­den hel­fen, die Pro­dukt­ent­wick­lung auf einen Weg mit höchs­ter Erfolgs­wahr­schein­lich­keit zu brin­gen. In die­sem Bei­trag wird für ein zu ent­wi­ckeln­des Bewe­gungs­un­ter­stüt­zungs­sys­tem die Knie­ex­ten­si­on beim Trep­pen­auf­stieg unter­sucht. Für die­se Funk­ti­on wer­den exem­pla­risch drei prin­zi­pi­el­le Lösun­gen (2 × pas­siv; 1 × aktiv) ana­ly­siert. Dazu wer­den die­se in ein Men­sch­mo­dell imple­men­tiert und das Knie­ex­ten­si­ons­mo­ment, basie­rend auf rea­len Bewe­gungs- und Kraft­da­ten, invers berech­net. Im Ergeb­nis zeigt sich, dass alle drei Vari­an­ten den Bewe­gungs­ap­pa­rat unter­stüt­zen, die akti­ve Vari­an­te im Ver­gleich aber bes­ser geeig­net ist.

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