Entwicklung eines biomechanischen Modells des Hand-Arm-Systems

Eine wichtige Aufgabe der Arbeitsplatzgestaltung ist es, für Körperstellungen zu sorgen, die möglichst wenig statische Arbeit erfordern. Dazu sind Kenntnisse über den Anteil der Belastung der beteiligten Muskeln bei der Verrichtung einer statischen Arbeit notwendig. Die Kräfte und Momente, die von außen auf das Hand-Arm-System wirken, belasten nicht nur die Muskeln, sondern auch die Gelenkflächen und die Gelenkbänder. Gegenstand dieser Arbeit ist die statische Untersuchung des Hand-Arm-Systems. Die Lagebestimmung der Glieder dieses Systems erfogt mit Hilfe eines biomechanischen Modells, in dem das Hand-Arm-System als eine kinematische Gelenkkette mit vier Gliedern (Schultergürtel, Oberarm, Unterarm und Hand) betrachtet wird. Zur Bestimmung der Kräfte und Momente dient ein Modell der Muskelkräfte. Um die Lage der Glieder, der Muskelkräfte, der Zwangskräfte und der Zwangsmomente an den Gelenken zu berechnen, wurde ein FORTRAN-Simulationsprogramm erstellt. Am Beispiel eines aufrechtstehenden Mannes, der ein Gewicht hält, untersucht der Verfasser den Gleichgewichtzustand des rechten Hand-Arm-Systems.

Klappentext

Eine wichtige Aufgabe der Arbeitsplatzgestaltung ist es, für Körperstellungen zu sorgen, die möglichst wenig statische Arbeit erfordern. Dazu sind Kenntnisse über den Anteil der Belastung der beteiligten Muskeln bei der Verrichtung einer statischen Arbeit notwendig. Die Kräfte und Momente, die von außen auf das Hand-Arm-System wirken, belasten nicht nur die Muskeln, sondern auch die Gelenkflächen und die Gelenkbänder. Gegenstand dieser Arbeit ist die statische Untersuchung des Hand-Arm-Systems. Die Lagebestimmung der Glieder dieses Systems erfogt mit Hilfe eines biomechanischen Modells, in dem das Hand-Arm-System als eine kinematische Gelenkkette mit vier Gliedern (Schultergürtel, Oberarm, Unterarm und Hand) betrachtet wird. Zur Bestimmung der Kräfte und Momente dient ein Modell der Muskelkräfte. Um die Lage der Glieder, der Muskelkräfte, der Zwangskräfte und der Zwangsmomente an den Gelenken zu berechnen, wurde ein FORTRAN-Simulationsprogramm erstellt. Am Beispiel eines aufrechtstehenden Mannes, der ein Gewicht hält, untersucht der Verfasser den Gleichgewichtzustand des rechten Hand-Arm-Systems.

Inhalt
Verzeichnis Der Wichtigsten Formelzeichen.- 1. Einführung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Historische Entwicklung und Stand der Erkenntnisse.- 1.3 Ziele und Inhalt der Arbeit.- 1.4 Bemerkungen zur Schreibweise.- 2. Das Hand-Arm-System.- 2.1 Der Schultergürtel.- 2.2 Der Oberarm.- 2.3 Der Unterarm.- 2.4 Die Hand.- 3. Das Biomechanische Modell.- 3.1 Modellbildung der Glieder und der Gelenke.- 3.2 Modellbildung der Skelettmuskeln des Hand-Arm-Systems.- 3.3 Kräfte und Momente des Hand-Arm-Systems.- 4. Simulation des Biomechanischen Modells.- 4.1 Beschreibung des Programms HASY.- 4.2 Berechnungsbeispiel.- 5. Zusammenfassung.- 6. Schrifttum.- 7. Anhang.- 7.1 Anwendungsgebiete.- 7.2 Ebener Schnitt eines geraden elliptischen Zylinders.- 7.3 Tangente von einem Punkt an einer Ellipse.- 7.4 Schnittpunkt eines Kreises mit einer Ellipse.- 7.5 Begriffserläuterungen.- 7.6 Tabellen der Muskeln des Hand-Arm-Systems.