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- 1. AA 2010/2011 Facolt del Design - Politecnico di Milano 3.o anno Disegno Industriale Analisi e sintesi del movimento umano Docente: G. Andreoni - Politecnico di Milano
- 2. Introduzione LE FUNZIONI UMANE FISIOLOGICHE METABOLICHE GENETICHE COGNITIVE MOTORIE Analisi del MOVIMENTO Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 3. Introduzione Analisi del movimento umano: Lo studio e la comprensione del movimento volontario 辿 molto complessa per le seguenti ragioni: 1. Gli attuatori del movimento umano hanno una dinamica altamente non lineare e il sistema sul quale agiscono ha elevati gradi di libert; 2. Molte reti neurali e percorsi neurali sono gerarchicamente coinvolti nell'esecuzione del gesto motorio; 3. La volont partecipa nelle scelte di esecuzione del movimento; 4. Lelaborazione delle informazioni e la generazione dei comandi svolta dal sistema nervoso centrale 竪 complessa. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 4. Introduzione Traiettorie di reaching con via points: la non linearit del corpo umano. C o unt e r c lo c k w is e m o ve m e nt C lo c k w is e m o v e m e n t Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 5. Introduzione CONCETTI ANATOMIA FUNZIONE PATOLOGIA Una lesione anatomica non 竪 CS per una lesione funzionale. Spesso, invece, si manifesta il contrario (es. ernia discale). PLASTICITA DEL CORPO UMANO + COMPENSAZIONE Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 6. Analisi del movimento Raggiungibilit statica Facile raggiungibilit: punto raggiunto allinterno dellaureola di raggiungibilit Difficile raggiungibilit: punto raggiunto allesterno dellaureola di raggiungibilit Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 7. Analisi del movimento Raggiungibilit dinamica Facile: movimento delle sole braccia Intermedio: movimento delle braccia e del tronco Difficile: movimento delle braccia, del tronco e del bacino Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 8. Introduzione LE FUNZIONI UMANE FISIOLOGICHE METABOLICHE GENETICHE COGNITIVE MOTORIE Analisi del MOVIMENTO modalit (strategia) QUANTITA QUALITA Strategia motoria: pattern o sequenze di attivazioni muscolari che generano uno specifico movimento Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 9. Analisi del movimento Articolarit: Articolarit ROM (Range Of Motion) 35 ROM: degrees 15 ROM |Plateau- |Plateau-Standing Iniziale | 0 -5 0 500 1000 frames Lindagine a livello metamerico 竪 stata condotta per i bending laterali Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 10. Analisi del movimento Qualit del movimento Velocit massima media movimento: 1.5 * Velocit massima media: degrees / frame 0 (| Picco di andata | + | Picco di ritorno|) 2 * -2 0 450 900 frames Patterns per i movimenti di bending sinistro, flessione e torsione sinistra Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 11. Analisi del movimento Metodo: Analisi Biomeccanica Sistema in esame: uomo-macchina-ambiente Identificazione dei modelli: biomeccanico, dellambiente, del compito richiesto. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 12. Analisi del movimento Modello del task motorio Identificazione di eventi in sequenza temporale: - Evento: Riferimento Fisiologico (ad es. linizio di una attivit muscolare che pu嘆 essere rilevata con EMG) Riferimento Funzionale (ad es. un angolo articolare supera una determinata soglia) Riferimento esterno (ad es. trigger) Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 13. Analisi del movimento Modello del task motorio: accessibilit a veicolo 950 Ingresso I1 900 850 800 Ingresso 750 I2 700 0 200 400 600 800 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 14. Analisi del movimento Modello del task motorio: accessibilit a veicolo 950 Uscita U2 900 850 Uscita 800 750 700 U1 650 0 200 400 600 800 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 15. Analisi del movimento Strategie Motorie Strategia Motoria: caratteristico pattern di movimento Il movimento viene organizzato dal SNC in modo da rispettare i vincoli esterni Ingresso: 3 strategie ed interni, le condizioni psicofisiologiche del soggetto, - Traslazione laterale; lapprendimento. - Retrocedendo; Il SNC genera unopportuna - In avanzamento. sequenza di attivazione muscolare che da origine al moto del sistema. Uscita: 1 strategia univoca. Esso rappresenta una soluzione alla ridondanza del sistema biomeccanico Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 16. Analisi del movimento Strategie Motorie - 1 1% 20% 40% 60% 80% 100% Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 17. Analisi del movimento Strategie Motorie - 2 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 18. Analisi del movimento Strategie Motorie - 3 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 19. Analisi del movimento Strategie Motorie - 4 : Uscita Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 20. Analisi del movimento STRUMENTI PER LANALISI FUNZIONALE - Elettromiografia (strategia SEF in riabilitazione) - elettrogoniometri - inclinometri - accelerometri - Sistemi optoelettronici: - markers attivi - markers passivi Naturalit di esecuzione del gesto no influenza sulla Funzione Misura indiretta Soft Tissue Movements o Skin Motin Artefacts Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 21. Analisi del movimento Markers Attivi: emettono una luce e necessitano di alimentazione propria. Il vantaggio 竪 di essere facilmente riconoscibili dal sistema optoelettronico (e tracking automatico). Lo svantaggio 竪 il maggiore ingombro e la presenza di fili di alimentazione. Passivi: riflettono luce emessa da sorgenti esterne. Non sono ingombranti e non necessitano di cavi: quindi non danno fastidio a un soggetto in movimento. Hanno per嘆 lo svantaggio di un pi湛 difficile riconoscimento da parte del sistema. Per cercare di limitare questo problema in genere hanno una superfice tale che la luce riflessa abbia la stessa direzione di quella incidente. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 22. Analisi del movimento Laboratorio di analisi del movimento Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 23. Analisi del movimento Camera 1 Camera 4 Markers EMG transmitter Camera (option) Walk way control Display Computer system and Interface Force platforms Analog interface (option) Camera 2 Camera 3 A/D converter EMG receiver Figure 10.19 An example of a gait analysis setup includes a four-camera kinematic system, two force platforms, and an electromyogram (EMG) telemetry system. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 24. Analisi del movimento Ambiti di utilizzo per lanalisi funzionale Medicina Sport Biomeccanica Calzature Protesi ≒ Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 25. Analisi del movimento Errori in analisi del movimento SKIN MOTION ARTEFACTS T11 T12 T11 L1 L2 T12 L3 L1 L4 L2 L5 L3 L4 Sacrum L5 Sacrum Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 26. Analisi del movimento in clinica Un esempio: Valutazione funzionale del rachide. Sviluppo di modelli e protocolli per lindagine clinica non invasiva ZooMS (Zoom on Mobility of the Spine) Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 27. Analisi del movimento Modellizzazione biomeccanica -Analisi della colonna vertebrale: -tratto lombare Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 28. Analisi del movimento in clinica Protocollo di acquisizione 3 Markers per ogni vertebra 2 Markers suS2 da T11 a CIS 2 Markers su SIPS Modello a 28 Marcatori Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 29. Analisi del movimento in clinica Movimenti eseguiti Flessione/ Bending Rotazione Pulsione Estensione Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 30. Analisi del movimento in clinica Soggetti sani Intervalli di movimento articolare (angolo rappresentativo e limiti del movimento) One side lateral bending 20 15 WP 10 Flexion/extension Z 5 40 35 0 30 T11-T12 T12-L1 L1-L2 L2-L3 L3-L4 L4-L5 L5-S1 25 WP 20 Z One side axial rotation 15 10 5 18 16 0 14 T11-T12 T12-L1 L1-L2 L2-L3 L3-L4 L4-L5 L5-S1 12 10 WP 8 Z 6 4 2 0 T11-T12 T12-L1 L1-L2 L2-L3 L3-L4 L4-L5 L5-S1 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 31. Analisi del movimento in clinica Trattamento dei dati Per poter confrontare i diversi movimenti al fine di creare un database di normalit o individuare un possibile movimento, 竪 necessario rendere confrontabili i movimenti eseguiti. Il primo passo 竪 quello di rendere le prove omogenee in durata, e quindi occorre normalizzare a un tempo prefissato ogni test. La normalizzazione pu嘆 essere fatta: - Per tempo: tutto il test 竪 ricampionato omogeneamente su una prova standard - Per fasi di movimento: divido il movimento in fasi (es: preparazione al movimento, mov. andata, mov. ritorno, fase finale ) e ricampiono ciascun test secondo le fasi prefissate. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 32. Analisi del movimento in clinica Normalizzazione per fasi: Database di Normalit CL1BD00.RIC. Rotation of T11 around Z axis. 5 0 -5 Questi due movimenti -10 hanno la stessa durata (7s), ma fra di loro sono sfasati. degrees -15 -20 -25 -30 0 100 200 300 400 500 600 700 800 frames 25 3 20 Risulta pi湛 confrontabile un 15 movimento che sia Degrees 10 2 4 normalizzato secondo delle 5 1 Sf fasi ben individuabili. 0 Si 5 -5 1 101 201 301 401 501 601 Frames Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 33. Analisi del movimento in clinica Funzione e strategia soggetti sani Fasi di movimento: indicano la strategia motoria adottata dal soggetto Si. Standing iniz. iniz. 1. Preparazione 2. Andata 3. Plateau 4. Ritorno 5. Conclusione Sf. Standing fin. Sf. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 34. Analisi del movimento in clinica Funzione e strategia soggetti sani Soggetti sani Database di normalit (bending sinistro) 25 25 15 15 DEGREES DEGREES 5 5 -5 -5 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 FRAMES FRAMES Movimento normalizzato Fasi normalizzate Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 35. Analisi del movimento in clinica Funzione e strategia soggetti sani Pattern di movimento (flessione) 80 40 40 DE GRE E S DE GRE E S -1 0 0 -4 0 -6 0 0 500 1000 0 500 1000 F RA M E S F RA M E S Plateau definito Assenza di plateau Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 36. Analisi del movimento in clinica Funzione e strategia soggetti sani Pattern di movimento (rotazione destra) 16 20 DE GRE E S DE GRE E S 6 5 -4 -1 0 0 500 1000 0 400 800 F RA M E S F RA M E S Plateau definito Plateau a sella Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 37. Analisi del movimento in clinica Soggetti patologici Strategia di movimento Differenze significative della mobilit Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 38. Analisi del movimento in clinica Soggetti patologici Patologia: spondilolistesi L5-S1 Movimento: pulsione sinistra 10 T11- T11-Pelvi 0 Risultati: il range del GRADI movimento totale 竪 nella -10 media -20 0 100 200 300 400 500 T normalizzato Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 39. Analisi del movimento in clinica Soggetti patologici Patologia: spondilolistesi L5-S1 Movimento: pulsione sinistra 10 L4-L5 L4- Risultati: langolo 5 derivante dalla rotazione relativa 竪 quasi GRADI 0 nullo nel -5 metamero della lesione e in -10 quello superiore -15 0 100 200 300 400 500 T normalizzato Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 40. Analisi del movimento in clinica Soggetti patologici Patologia: protrusione discale L5-S1 Movimento: bending sinistro T11- T11-Pelvi Risultati: 25 evidente limitazione della mobilit GRADI 15 contributo muscolare che 5 tende a bloccare il movimento -5 0 100 200 300 400 500 T normalizzato Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 41. Analisi del movimento in clinica Soggetti patologici Patologia: protrusione discale L5-S1 Movimento: bending sinistro 12 L4-L5 L4- L5-S1 L5- 8 6 GRADI GRADI 4 1 0 -4 -4 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 T normalizzato T normalizzato Risultati: - mobilit metamerica limitata - presenza di oscillazioni ad elevata frequenza Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 42. Analisi del movimento in clinica Soggetti patologici Patologia: spondilolistesi L5-S1, ernia discale L4-L5 Movimento: bending sinistro 30 T11- T11-Pelvi Risultati: 23 il range di mobilit 竪 inferiore a GRADI 16 quello di 9 normalit plateau con 2 pattern oscillante -5 0 100 200 300 400 500 T normalizzato Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 43. Analisi del movimento in clinica Soggetti patologici Patologia: spondilolistesi L5-S1, ernia discale L4-L5 Movimento: bending sinistro 12 L4-L5 L4- 8 L5-S1 L5- 8 GRADI GRADI 4 4 0 0 -4 -4 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 T normalizzato T normalizzato Risultati: - mobilit metamerica limitata in L4-L5 - presenza di oscillazioni ad elevata frequenza Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 44. HCII 2009 San Diego, CA, USA DHM track July 24, 2009 Method for Movement and Gesture Assessment (MMGA) in Ergonomics G.Andreoni , M.Mazzola, O.Ciani, M.Zambetti, M.Romero, F.Costa, E.Preatoni Politecnico di Milano, INDACO Dept., Milan -Italy
- 45. Indici ergonomici quantitativi Metodi di valutazione oggettiva di posture, task e posti di lavoro: Maximum Holding Time, OWAS, NIOSH lifting equation, LUBA, Alcuni sono molto specialistici Alcuni si riferiscono alla misura/identificazione qualitativa/manuale di parametri (angoli o posizioni, cinematica in generale) Alcuni si riferiscono solo a specifici distretti corporei Obiettivo Generale della ricerca : Un approccio generalizzato alla valutazione ergonomica quantitativa di tasks relativi alla Interazione Human- Machine/Product Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 46. Esempi LUBA index Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 47. Esempi LUBA index Acceptable postures Postures requiring further investigations Postures requiring urgent correction Postures requiring urgent correction Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 48. Ricerca e nuovi indici Obiettivi specifici dello studio: Valutazione Quantitativa dellinterazione fisica tra luomo e il prodotto/macchina/sistems. Fine (alta) risoluzione del metodo Applicabile nella Proactive Ergonomics analisi valutazione ergonomica sintesi Ergonomic User Index: Product MMGA (Method for Task Movement and Gesture Analysis) Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 49. Materiali e metodi - Motion capture - Total body model, 33 mks - cinematica articolare Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 50. Metodi Calcolo del Coefficiente di Discomfort Integrazione dellindice LUBA con: a) total body; b) Valori continui (fitting/interpolazione); c) Contributo pesato dei distretti corporei. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 51. Metodo Angolo Discomfort Anatomico x Coeff Discomfort Score Angolare nel tempo normalizzato Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 52. Metodi MMGA index Multi-axial Joint score computation. Joint Discomfort Score JDS = DSflex/ext + DSAbd/Add+DSRotInt/Ext Body normalization. A ogni JDS viene assegnato un coefficiente/peso, cio竪 una percentuale di contribuzione ergonomica (j) che 竪 proporzionale alla massa del singolo j-esimo distretto corporeo distale (per larticolazione j-esima) che partecipa al movimento. MMGA(t) = j(留(t)) j e, infine, dopo lintegrazione nel tempo: MMGA = tMMGA(t) con t = 1, , 100, per lintero task. Zatsiorsky and Seluyanov, 1983 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 53. Validazione Experimental setup. Subject Sex Height Weight Dexterity ID (cm) (kg) (R/L) 21 punti da raggiungere S1 M 190 90 R (3D grid di 7 righe per 3 S2 F 170 56 R colonne (inter-distanza: 30 cm) S3 F 155 50 R S4 M 167 62 R S5 F 166 52 R S6 M 178 68 R S7 M 181 80 L S8 F 171 60 L - Piedi fissi (standardizzazione). - 2 distanze di reaching dalla griglia: a) forearm length; b) +40 cm. - 3 ripetizioni (senza indicazioni di motor strategy). Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 54. Validazione - il mock-up 竪 strutturato secondo un ranking ergonomico atteso - il set-up sperimentale 竪 molto generale, cio竪 rappresentativo della maggior parte dei task di reaching presenti nella vita quotidiana. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 55. Risultati metodologici: mappa raggiungibilit Analizzando la distribuzione del discomfort rispetto i due piani usati per la prova di reaching si nota che la porzione sinistra della superficie ha un coefficiente di discomfort maggiore. Le mappe di raggiungibilit qui di seguito mostrano come varia la distribuzione del discomfort al variare della mano usata per compiere i tasks. Le mappe di raggiungibilit risultano essere simmetriche Risultati Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 56. Risultati Example of the results of the MMGA index for a change - Method high resolution and in motor strategy for reaching different points of the grid sensitivity and the corresponding biomechanical reconstruction. - Motor strategy intepretation capability - Immediate graphic user interpretation Example of the results of the MMGA index for a right- handed subject (left) and a left-handed subject (right). The symmetrical behaviors reflect each own dexterity. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 57. Risultati metodologici: mappa raggiungibilit Caratterizzazione piano isocomfort al variare della strategia motoria P15 P13 Punti di massimo discomfort: P16 Per strategia a carico degli arti inferiori P13, P15 P19 P21 Per strategia a carico del tronco P16, P19, P21 Risultati Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 58. Esempio applicativo MMGA nella valutazione comparativa di elettrodomestici con aspetti di ergonomia proattiva - 35 soggetti - 8 task di accessibilit/usabilit Total MMGA () Prodotto Concept MMGATOT 2588 2066 DEV.ST 210 91 AVG MMGA 325 256 Concept migliore del Prodotto in Commercio: Ergonomia +20% (P<0.000) MMGA for single task Task # Type Product 1 Concept 2 1 Accessibility 224 191 2 Accessibility 240 223 3 Accessibility 208 206 4 Accessibility 450 216 5 Usability 556 239 6 Usability 229 314 7 Usability 444 385 8 Usability 237 291 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 59. Set-Up sperimentale 2: Interazione uomo - prodotto Uso applicativo del MMGA nella valutazione e nel confronto fra strategie motorie usate nellinterazione fisica uomo - prodotto. Dati cinematici sono stati acquisiti dallinterazione tra 10 soggetti e tre differenti tipi di lavastoviglie M33, L46 (2 vani) e H11. Gli oggetti di interazioni (bicchieri, piatti) sono stati posizionati in modo da ricreare le stesse condizioni di utilizzo per ciascuno delle tre lavastoviglie. In collaborazione con il Lab Usabilit Prodotto, Task scelti (accessibilit, usabilit) selezione tasks da analizzare. -T1: apertura del vano -T2: posizionamento bicchiere, angolo vicino rispetto al soggetto sul vassoio superiore -T3: posizionamento bicchiere, angolo lontano rispetto al soggetto sul vassoio superiore -T4: posizionamento piatto, angolo vicino rispetto soggetto sul vassoio inferiore -T5: posizionamento piatto, angolo lontano rispetto al soggetto sul vassoio inferiore -T6: apertura del contenitore detersivo e caricamento, usando un contenitore in plastica che simuli il recipiente del detersivo liquido. Materiali e Metodi Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 60. Risultati metodologici: caso applicativo I valori di comfort normalizzati tra il1st ed il 99st percentile Il caso applicativo evidenzia la capacit dellMMGA nel discriminare differenti strategie motorie adottate. Risultati Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 61. SIMULAZIONE DEL MOVIMENTO Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 62. Simulazione del movimento Introduzione Il modello computazionale del movimento si articola in tre passi: 1. Determinazione delle traiettorie si seleziona la traiettoria desiderata, in coordinate del sistema di riferimento, dagli infiniti percorsi possibili che conducono all obiettivo (nella realt fisica della persona, le coordinate di riferimento sono le coordinate fornite dal sistema visivo). 2. Trasformazione delle coordinate per poter eseguire il movimento 竪 necessario tradurre le nostre informazioni da coordinate spaziali a coordinate corporee (es. angoli delle articolazioni o lunghezza dei muscoli) 3. Generazione del comando motorio viene generato il comando motorio in grado di coordinare le azioni degli attuatori per poter realizzare il movimento desiderato. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 63. Simulazione del movimento IL PROBLEMA DEL COMANDO MOTORIO Il controllo dei movimenti volontari 辿 un problema mal posto, piuttosto che un problema ben posto. Un problema 辿 ben posto quando esiste una soluzione, essa 辿 unica e dipendente in modo "continuo" dai valori iniziali. I problemi mal posti non soddisfano una o pi湛 di queste regole. La maggior parte dei problemi che ci si trova ad affrontare nel campo della simulazione del movimento umano sono mal posti poich辿 la loro soluzione non 辿 unica; questo 竪 dovuto al fatto che il nostro sistema biomeccanico 竪 altamente ridondante (un altro fattore che sarebbe da tenere in considerazione 竪 lintervento dello stato emotivo). Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 64. Simulazione del movimento 1.o pb mal posto Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 65. Simulazione del movimento 1属pb mal posto : es. di movimento di raggiungibilit con viapoints C lo c k w is e m o v e m e n t C o unt e r c lo c k w is e m o ve m e nt Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 66. Simulazione del movimento 2.o pb mal posto Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 67. Simulazione del movimento 3.o pb mal posto Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 68. Simulazione del movimento Soluzioni Ci sono almeno due approcci che si possono usare per risolvere questi problemi "mal posti". Il primo 辿 di usare un controllore in retroazione; tale controllore dovrebbe assicurare un comando motorio specifico nei problemi di cinematica e dinamica inversa anche per manipolatori ridondanti. Il secondo 辿 quello di introdurre un indice di performance da ottimizzare, che imponga la "dolcezza" (basso contenuto in frequenza) nellesecuzione del gesto. Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 69. Simulazione del movimento Applicazioni della simulazione del movimento: 1. Animation; 2. Virtual design and prototyping; 3. Virtual Reality teaching (es. apprendimento di tecniche chirurgiche in realt virtuale attraverso la modellizzazione degli organi - la simulazione pu嘆 essere usata sia per istruire giovani chirurghi sia per analizzare nuove metodologie chirurgiche senza essere costretti a ricorrere a sperimentazione diretta) Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 70. Simulazione del movimento Vantaggi di una progettazione simulata Scelta dello scenario Realizzazione fisica del prototipo Test del prototipo Percentili rappresentativi della popolazione Realizzazione finale N属 elavato di soggetti Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 71. Simulazione del movimento Vantaggi di una progettazione simulata Scelta dello scenario Realizzazione fisica del prototipo Realizzazione e Test del prototipo test simulati Percentili rappresentativi della popolazione Realizzazione finale N属 elavato di soggetti Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 72. Simulazione del movimento Il concetto: Test di Turing (1963) posta una domanda la cui risposta richiede intelligenza un uomo e una macchina rispondono in incognito se le risposte non permettono di distinguere tra luomo e la macchina, ne consegue che la macchina ha intelligenza umana ovvero, la macchina simula lintelligenza umana, che ovviamente non ha Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 73. Simulazione del movimento Il concetto: estensione cinematica del test di Turing dato un movimento, misurato o simulato, e la corrispondente animazione di uno stick diagram esso pu嘆 essere giudicato un movimento reale misurato oppure simulato se un movimento effettivamente simulato 竪 giudicato reale, la simulazione 竪 efficace Un movimento simulato efficacemente 竪 verosimile Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 74. Simulazione del movimento MODELLO MOVIMENTO OSSERVAZIONE BIOMECCANICO OSSERVATO STIMATORE PARAMETRI MODELLIZZAZIONE GRAMMATICA OSSERVATA Vincoli estrinseci AMBIENTE SIMULAZIONE PARAMETRI MODULAZIONE MODULAZIONE GRAMMATICA Vincoli intrinseci GRAMMATICA MOD. BIOMEC. MODULATA MODELLO MODELLO BIOMECCANICO MOVIMENTO SIMULATO Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 75. Simulazione del movimento SIMULAZIONE DI MOVIMENTI COMPLESSI IN PRESENZA DI VINCOLI COMPLESSI FASE FASE FASE MISURA ANALISI SINTESI DEFINIZIONE MODELLO MODELLO POSIZIONE RIFERIMENTO MOVIMENTO ESTRAZIONE GRAMMATICA CERVELLO GRAMMATICA CINEMATICA MOVIMENTO GRAMMATICA MOVIMENTO (MODULATORE) ADATTATA DIRETTA SIMULATO VINCOLI ESTERNI / INTERNI VARIAZIONI VINCOLI ESTERNI Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 76. Simulazione del movimento SIMULAZIONE DI MOVIMENTI COMPLESSI IN PRESENZA DI VINCOLI COMPLESSI FASE FASE FASE MISURA ANALISI SINTESI DEFINIZIONE MODELLO MODELLO POSIZIONE RIFERIMENTO MOVIMENTO ESTRAZIONE GRAMMATICA CERVELLO GRAMMATICA CINEMATICA MOVIMENTO GRAMMATICA MOVIMENTO (MODULATORE) ADATTATA DIRETTA SIMULATO VINCOLI ESTERNI / INTERNI VARIAZIONI VINCOLI ESTERNI Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 77. Simulazione del movimento Modello total body (7 segmenti e 20 gradi di libert) dimensionato su acquisizione di standing 10 11 9 8 4 (24,28,31,25) (32,34,35,33) (12,26,29,14) 7 (13,27,30,15) 3 17 6 2 16 23 22 5 18 19 1 21 20 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 78. Simulazione del movimento METODO PROPOSTO DI SIMULAZIONE DI MOVIMENTI COMPLESSI IN PRESENZA DI VINCOLI COMPLESSI FASE FASE FASE MISURA ANALISI SINTESI DEFINIZIONE MODELLO MODELLO POSIZIONE RIFERIMENTO MOVIMENTO ESTRAZIONE GRAMMATICA CERVELLO GRAMMATICA CINEMATICA MOVIMENTO GRAMMATICA MOVIMENTO (MODULATORE) ADATTATA DIRETTA SIMULATO VINCOLI ESTERNI / INTERNI VARIAZIONI VINCOLI ESTERNI Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 79. SIMULAZIONE DI MOVIMENTI COMPLESSI IN PRESENZA DI VINCOLI COMPLESSI FASE FASE FASE MISURA ANALISI SINTESI DEFINIZIONE MODELLO MODELLO POSIZIONE RIFERIMENTO MOVIMENTO ESTRAZIONE GRAMMATICA CERVELLO GRAMMATICA CINEMATICA MOVIMENTO GRAMMATICA MOVIMENTO (MODULATORE) ADATTATA DIRETTA SIMULATO VINCOLI ESTERNI / INTERNI VARIAZIONI VINCOLI ESTERNI Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 80. Simulazione del movimento CERVELLO: MODULAZIONE DELLA GRAMMATICA Algoritmo di modulazione definisce il vettore K dei coeff. moltiplicativi in modo da minimizzare una funzione obiettivo multi-parametrica: F1 - Non interferenza soggetto-veicolo F2 - Non interferenza soggetto-ambiente F3 - Vincolo su coordinate libere F4 - Attrazione posizione di riferimento anatomica F5 - Attrazione verso traiettorie preferenziali di punti critici F= F1*F2*F3*F4*F5 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 81. Simulazione del movimento SIMULAZIONE DI MOVIMENTI COMPLESSI IN PRESENZA DI VINCOLI COMPLESSI FASE FASE FASE MISURA ANALISI SINTESI DEFINIZIONE MODELLO MODELLO POSIZIONE RIFERIMENTO MOVIMENTO ESTRAZIONE GRAMMATICA CERVELLO GRAMMATICA CINEMATICA MOVIMENTO GRAMMATICA MOVIMENTO (MODULATORE) ADATTATA DIRETTA SIMULATO VINCOLI ESTERNI / INTERNI VARIAZIONI VINCOLI ESTERNI Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 82. Simulazione del movimento Verifica del test di Turing di verosimiglianza DATI REALI CAMPIONE DATI SIMULATI Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 83. 83 Esempi di applicazione progettuale Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 84. Simulazione del movimento Scenari analizzati Raggiungibilit di comandi allinterno dellabitacolo di unautovettura analisi ergonomica secondo lindice RULA aureole di raggiungibilit statica e dinamica Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 85. Simulazione del movimento Scenari analizzati Il lavoro alla pressa analisi di affaticamento dovuto a lavoro ripetitivo trasporto di pesi Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 86. Simulazione del movimento Scenari analizzati Il montaggio di componentistica elettronica analisi di affaticamento dovuto a lavoro ripetitivo analisi delle strategie motorie Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 87. Simulazione del movimento Esempi di simulazioni Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 88. Prototipazione virtuale ed Ergonomia Proattiva OSSERVAZIONE MODELLO MOVIMENTO BIOMECCANICO OSSERVATO STIMATORE PARAMETRI MODELLIZZAZIONE GRAMMATICA OSSERVATA Vincoli estrinseci AMBIENTE SIMULAZIONE PARAMETRI MODULAZIONE MODULAZIONE GRAMMATICA Vincoli intrinseci GRAMMATICA MOD. BIOMEC. MODULATA MODELLO MODELLO BIOMECCANICO MOVIMENTO SIMULATO PROGETTAZIONE ANALISI ERGONOMIA (Indici di comfort) PROATTIVA - Soluzioni progettuali concorrenti Valutazione quantitativa di indici e - Innovazione di progetto parametri ergonomici Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 89. Prototipazione virtuale ed Ergonomia Proattiva Esempi di applicazione progettuale La progettazione ergonomica dellanello porta di un autoveicolo mediante prototipazione virtuale Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 90. Prototipazione virtuale ed Ergonomia Proattiva Metodo 1. Identificazione della grammatica di movimento 2. Definizione del nuovo modello ambientale 3. Simulazione dellinterazione del sistema uomo- macchina-ambiente 4. Analisi dei dati simulati/virtuali Ergonomia 5. Decisioni per la progettazione Proattiva Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 91. Prototipazione virtuale ed Ergonomia Proattiva PROTOTIPAZIONE VIRTUALE Verifica ergonomica su 4 anelli porta Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 92. Prototipazione virtuale ed Ergonomia Proattiva Entering simulation: subject 1 Entering simulation: subject 2 950 950 900 900 850 850 mm mm 800 800 750 750 700 700 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 time time CAR1 CAR1 restyling CAR2 CAR 3 Classifica Ergonomica: car 1 res, car 2 and car 1, car 3 Giuseppe Andreoni Cesare Alippi
- 93. 93 Riferimenti Docente: Giuseppe Andreoni Dip. INDACO Politecnico di Milano Tel. 02 2399.8881 Fax 02 2399.5989 giuseppe.andreoni@polimi.it Assistente: Marco Mazzola Tel. 02 2399.5999 e-mail: marco.mazzola@mail.polimi.it Giuseppe Andreoni Cesare Alippi