Methodik zur Messung und Berechnung maximaler Gelenkmomente sowie die Berechnung von Maximalmomentkörpern am Beispiel der Schulter

Abstract

Als Werkzeuge der virtuellen Ergonomie dienen arbeitswissenschaftliche digitale Menschmodelle zur ergonomischen Gestaltung von Produkten und Arbeitsplätzen. Einen hohen Bedarf für die Weiterentwicklung sehen Anwender vor allem in der Integration von Kraftanalysen. Eine Möglichkeit zur gelenkwinkel- und kraftrichtungsabhängigen Berechnung statischer Aktionskräfte basiert auf Gelenkmomenten, welche in Maximalmomentkörpern modelliert werden. Auf eine komplexe Muskelmodellierung kann dadurch verzichtet werden.

Der Beitrag beschreibt einen standardisierten technischen Aufbau und Workflow zur Berechnung von maximalen Gelenkmomenten menschlicher Bewegungen. Die definierten Haltungen eines Probanden werden mit einem Motion-Capture-System und die Maximalkräfte mit 3D-Kraftmessplatten aufgezeichnet. Im Anschluss werden die kombinierten Messdaten auf das Menschmodell übertragen und die Gelenkmomente berechnet. Dieser Aufbau wird dann an einem praktischen Beispiel angewandt und validiert.

Anhand von drei Gelenkstellungen der Schulter werden mit je 72 Messungen in 26 Richtungen Aktionskräfte aufgebracht. Die daraus resultierenden Gelenkmomente werden in Maximalmomentkörper überführt. Dabei wird untersucht, inwieweit sich die Form der Momentkörper ändert und welche geometrische Modellierung diese Form am Besten wiederspiegelt.