РЕФЕРАТ 1
1. ВВЕДЕНИЕ 4
1.1 АННОТАЦИЯ 4
1.2 ПРЕДИСЛОВИЕ 4
1.3 ЦЕЛИ РАЗРАБОТКИ 5
1.4 ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ 5
1.5 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 5
1.6 АНАЛОГИЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ 5
2 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 7
2.1 ВВЕДЕНИЕ 7
2.1.1 Изучение положений о моделировании биологических объектов 7
2.1.2 Исследование составляющих частей модели 8
2.2 СБОР И АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ 12
2.2.1 Подометрия 12
2.2.2 Гониометрия 13
2.2.3 Электромиография 13
2.2.4 Динамометрия 15
2.2.5 Стабилометрия 18
2.2.6 Захват движения 19
2.3 ОБЗОР ПРОГРАММ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 22
2.3.1 Adams 22
2.3.2 Unigraphics NX 7.0 23
2.3.2.1 Автоматизация на основе базы знаний 24
2.3.2.2 Открытость для проектирования 25
2.3.2.3 Проектирование изделия 26
2.4 ОБЗОР ПРОГРАММ ДЛЯ БИОМЕХАНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 27
2.4.1 MCS.visualNastran 4D 27
2.4.2 SIMM 27
2.4.3 3D Visible Human 28
2.4.4 SIMI Motion 29
2.4.5 Visual 3D 30
2.4.6 OpenSim 31
2.4.7 LifeModeler 32
2.5 ВЫБОР ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА 32
2.6 КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЙ И БИОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 32
2.6.1 Кинематическое описание положения тела человека 32
2.6.2 Кинематические расчётные схемы и модели органов и систем 35
2.6.3 Определение координат точки незамкнутой пространственной системы в неподвижной системе координат 43
2.6.4 Определение линейных скоростей и ускорения точки звена незамкнутой пространственной системы в абсолютной системе координат 49
2.6.5 Определение угловых скоростей и ускорений звеньев незамкнутой пространственной системы в абсолютной системе координат 51
2.6.6 Моделирование движения нижней конечности в стадии опоры 52
2.7 ДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ И МОДЕЛИ ОРГАНОВ И СТРУКТУР ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА 53
3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 61
3.1 ОБЩАЯ СТРУКТУРА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 61
3.2 СОВМЕСТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В UNIGRAPHICS, MSC ADAMS, LIFEMODELER BODYSIM 62
3.3 ПОЛУЧЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ПРОЕКТА 63
3.4 ВИЗУАЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ МЕЖСИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 63
3.5 СОЗДАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ 63
3.6 СОЗДАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ 64
3.7 СОЗДАНИЕ БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 65
3.7.1 Генерация базового набора сегментов тела 65
3.7.2 Создание базовых точек модели человека и опрно-двигательного объекта 66
3.7.3 Импорт данных движения МОСАР и привязка точек 67
3.8 ЧЕЛОВЕКО-МАШИННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ РЕАБИЛИТАЦИИ 69
3.8.1 Импорт антропометрической модели 69
3.8.2 Создание эластичных мышц 69
3.8.3 Объединение антропометрической модели с механической 69
3.8.4 Добавление агентов движения в модель с последующим запуском 70
3.8.5 Запуск симуляции для решения обратной задачи динамики 70
3.8.6 Решение прямой задачи динамики 71
3.9 СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПРОЕКТА 75
3.9.1 Базовые настройки и установки системы 75
3.9.2 Структура директорий проекта 77
3.9.3 Статус файла проекта 78
3.9.4 Безопасность проекта на сервере Bentley. 79
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 80
4.1 ЭЛЕКТРОННЫЙ ДОКУМЕНТООБОРОТ НА ПЛАТФОРМЕ PROJECTWISE 80
4.2 ФОРМАТЫ ФАЙЛОВ 82
4.2.1 Формат файла SLF . 82
4.2.2 Файл геометрии 87
4.3 НЕЙТРАЛЬНЫЕ ФОРМАТЫ 88
4.3.1 Формат IGES 88
4.3.1.1 Структура IGES-файла 89
4.3.2 Формат DXF 91
4.3.3 Формат STEP 92
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 96
5.1 ВВЕДЕНИЕ 96
5.2 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 96
5.2.1 Расчет трудоемкости выполнения НИОКР, диаграмма Ганта 96
5.2.2 Расчет затрат на выполнение НИОКР 100
5.2.2.1 Материальные затраты 101
5.2.2.1.1 Специальное оборудование (СО) 101
5.2.2.1.2 Затраты на программное обеспечение и аренду ЭВМ (ЭВМ) 101
5.2.2.2 Фонд заработной платы (ФЗ) 102
5.2.2.3 Амортизационные отчисления (АО) 103
5.2.2.4 Косвенные расходы! (КР) 105
5.2.2.5 ПФР, ФСС, ФФОМС, ТФОМС 105
5.2.2.6 Полная себестоимость работы (С) 105
5.2.3 Формирование чистой прибыли предприятия 106
5.2.4 Оценка технического уровня НИОКР 106
5.3 ВЫВОДЫ 107
6 ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ 108
6.1. ВВЕДЕНИЕ 108
6.2. ОПАСНЫЕ И ВРЕДНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ 108
6.1.1 Шум и вибрация 109
6.2.2. Освещение 109
6.2.3. Электромагнитное излучение 112
6.2.4. Пожаробезопасность 112
6.2.5. Опасность поражения электрическим током 113
6.2.6. Параметры микроклимата 114
6.1.2 Эргономичность 116
6.1.2.1 Эргономические требования к дисплею 117
6.1.2.2 Место и рабочая поза 120
6.1.3 Расчёт системы вентиляции офиса 120
6.1.3.1 Обеспечение кратности обмена 121
6.1.3.2 Выбор вентилятора 122
7 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 127

Купить

Данный дипломный проект посвящен разработке методики, позволяющей создавать трехмерные части для биомеханической модели человека. Базовыми при разработке моделей являются системы автоматизированного проектирования MSC ADAMS, LifeModeler, Unigraphics. Основными задачами курсового проекта являлись изучение технологий проектирования в сфере биомеханики человека, анализ программных средств, используемых для реализации этих технологий, изучение способов сбора исходной информации и требуемых форматов исходных данных, разработка методики проектирования модели человека, апробация разработанной методики на практике.
1.2 Предисловие
Настал век высокопроизводительных систем, без которых человечество уже не может представить своё существование. В любой области присутствуют работы, связанные со сложными исчислениями трудоёмких задач. Электронные вычислительные машины оптимизируют решение этих задач, экономя нам время на дальнейшее продвижение в науке. Развитие ЭВМ не достигло апогея, но прогресс не стоит на месте.
Направление вычислений эволюционирует от «централизованной обработки данных» на центральном процессоре до «совместной обработки» на CPU и GPU. Для реализации новой вычислительной парадигмы, например, компания NVIDIA изобрела архитектуру параллельных вычислений CUDA, на данный момент представленную в графических процессорах GeForce, ION, Quadro и Tesla и обеспечивающую необходимую базу разработчикам программного обеспечения.
Использование таких “монстров - ЭВМ” сильно упрощают проектирование и расчёт сложных составляющих биомеханических моделей.
Собственно, темой данного дипломного проекта стала разработка методики создания элементов биомеханической модели.
Биомеханика человека - интегральная, междисциплинарная наука, развитие которой в XXI веке (по прогнозу последних 20 лет) ожидается высокими темпами. Это вполне закономерно, т.к. все науки о человеке, о его потенциальных возможностях являются центром интереса мировой науки. Биомеханика опирается на функциональные знания в области биологических наук о человеке (анатомия, биофизика, физиология, генетика, медицина), физико-математических дисциплин, достижений технического прогресса.
1.3 Цели разработки
Целями разработки методики создания биомеханической модели:
• Оценка возможностей и выбор программных средств для моделирования.
• Выбор наиболее удобной межсистемной интеграции.
• Создание биомеханической модели и её анализ.
• Оценка перспективности ведения подобных разработок.
1.4 Задачи разработки
Основные задачи курсового проекта можно сформулировать следующим образом:
• Изучение технологий проектирования в сфере биомеханического моделирования.
• Оценка возможностей систем MSC ADAMS, LifeModeler, Unigraphics.
• Разработка методики передачи параметров между выбранными средами.
• Разработка методики создания геометрической модели человека.
• Апробация разработанной методики на практике.
1.5 Область применения
Биомеханика нашла свое применение, как прикладная наука, при подготовке специалистов в области спорта, промышленности, искусства, медицины, эргономики и др.
Высококвалифицированные научные кадры по биомеханике человека необходимы во многих областях человеческой жизни.
Биомеханика - основополагающая наука в сфере спорта, решающая задачи оптимизации состояния и двигательной деятельности. Биомеханические знания важны педагогам общеобразовательных школ, детских садов, клубов, физкультурных организаций, реабилитационных центров; медикам, занимающимся ортопедией, протезированием в широком смысле от сосудов, зубов до костей и пр.; эргономистам во всех видах промышленности, транспорта; военным; производителям обуви, мебели, спортивного инвентаря, предметов бытового назначения.
1.6 Аналогичные разработки
Главным направлением разработок биомеханики является военное применение: разработка экзокостюмов. Цель военных — создание экзокостюма, в разы увеличивающего силу того, кто его использует. Например, экзокостюм XOS компании Sarcos, который был разработан на заказ армии США. По заявлениям прессы, машина удачно спроектирована, но из-за отсутствия аккумуляторов необходимого энергетического объема демонстрацию пришлось проводить в режиме работы от сети, то есть «от кабеля».
Другой возможной областью применения экзокостюмов является помощь травмированным людям и людям с инвалидностью, пожилым людям, которые в силу своего возраста имеют проблемы с опорно-двигательным аппаратом (Hybrid Assistive Limb, Honda Walking AssistDevice).
Модификации экзокостюмов также отдельные их модели могут оказывать значительную помощь спасателям при разборах завалов рухнувших зданий. При этом экзокостюм может защитить спасателя от падения обломков.
Купить