A model to study the effect of mediolateral vibrations while walking : a preliminary study

A preliminary musculoskeletal model to study the effect of mediolateral vibrations on human body has been implemented in a suitable real-physics simulation environment. Anthropometric data such as the segment lengths, masses and inertias were collected from different studies and compared. The lower limbs have been actuated by 8 type-Hills muscles retrieving data from literature. The Hill-Type model has been tested in two different configurations and approaches. The first method solved the internal degree of freedom of the muscle using internal state variable to perform Newton-Raphson algorithm. The second muscle model instead was solved using numerical integration of the contraction velocity of the muscle. The force given by the HFL muscle obtained from both methods are comparable in terms of maximum force (1600 N) and response time (200 ms for the integration method and 400 ms for the Newton-Raphson method to reach the maximum force). Also, the length contraction was similar for both methods and equal to 5 cm, in accordance with previous developed models.

Un modello muscolo-scheletrico preliminare per studiare l'effetto delle vibrazioni mediolaterali sul corpo umano è stato implementato in un ambiente di simulazione fisica reale adatto. I dati antropometrici come le lunghezze dei segmenti, le masse e le inerzie sono stati raccolti da diversi studi e confrontati. Gli arti inferiori sono stati azionati da 8 muscoli di tipo Colline recuperando dati dalla letteratura. Il modello Hill-Type è stato testato in due diverse configurazioni e approcci. Il primo metodo ha risolto il grado interno di libertà del muscolo utilizzando la variabile di stato interna per eseguire l'algoritmo di Newton-Raphson. Il secondo modello muscolare invece è stato risolto utilizzando l'integrazione numerica della velocità di contrazione del muscolo. La forza data dal muscolo HFL ottenuta da entrambi i metodi è confrontabile in termini di forza massima (1600 N) e tempo di risposta (200 ms per il metodo di integrazione e 400 ms per il metodo Newton-Raphson per raggiungere la forza massima). Inoltre, la contrazione della lunghezza era simile per entrambi i metodi e pari a 5 cm, in accordo con i modelli sviluppati in precedenza.