Verification and validation of upper body biomechanical multibody models for bioaeroservoelastic modeling of the helicopter pilot

This work concerns verification and the validation of a multibody model of the pilot upper body developed at Politecnico di Milano, using the free general-purpose multibody solver MBDyn. The model is used to compute the BioDynamic FeedThrough ( BDFT ) of an helicopter pilot holding the control levers using a three steps procedure that in- cludes inversion of the system kinematics and dynamics and the direct dynamics simulation. Firstly, an extensive parametrical investigation is performed on a set of parameters affecting muscular activation patterns and some variations of the model itself are proposed and discussed. Moreover, the model is tested against experimental data. Electromyographic signals of the pilot’s left arm muscles have been measured, while the pilot was performing deck landing tasks in sev- eral different conditions. Experimental data are compared to results obtained from the multibody model.

Questo lavoro è relativo al modello multicorpo della parte superiore del corpo del pilota sviluppato presso il Politecnico di Milano attraverso l'utilizzo del solutore ad accesso libero MBDyn. Il modello è utilizzato per il calcolo del BioDynamic FeedThrough (BDFT) di un pilota ai comandi di un elicottero, attraverso una procedura composta da tre momenti: inversione del sistema cinematico, dinamica inversa e simulazione di dinamica diretta. In primo luogo una estesa analisi è stata condotta su una serie di parametri relativi all'attivazione muscolare e sono state proposte e discusse alcune variazioni nel modello medesimo. In secondo luogo, il modello è stato testato attraverso l'uso di dati sperimentali. I segnali elettromiografici dei muscoli del braccio sinistro del pilota sono stati misurati nel corso di sessioni al simulatore di volo in cui al pilota è stato chiesto di realizzare degli appontaggi in una serie di diverse condizioni. I dati sperimentali sono stati confrontati con quelli ottenuti dal modello multicorpo.