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筋骨格モデリング・解析システム SIMM

筋骨格モデリング・解析システム

SIMM

SIMM(シム)は、筋骨格モデルを迅速に作成、解析することが可能な対話型ソフトウェアです。SIMMでは、筋骨格モデルをジョイント(関節)により結合されたセグメント(骨)で構成し、筋腱アクチュエーターと靭帯は関節に跨り架かっています。SIMM上で表示されたモデルを操作することにより、ユーザーは筋骨格モデルの幾何学的形状や局所筋肉、ジョイントモーメント等についてパラメーター変更の影響を迅速に調査することができます。
プロダクトデザインやバイオメカニクス分野の多くの領域に適応することができ、世界中で使用されています。

SIMMはモジュールで構成されています。

【筋骨格モデル作成・編集ツール】
・SIMM Base Module: SIMMの基本となるモジュールです。

【筋骨格モデルモジュール】
・Mocap Model: 下肢部分のみの簡略化された筋骨格モデルです。
・Full Body Model: 全身の筋骨格モデルです。

【動作データ入力インターフェースモジュール】
・RT Motion Module: MAC3D Systemで計測されたデータを読み込みができます。また、リアルタイムで筋骨格にデータを反映できます。
・C3D Module: C3Dファイルで計測されたデータを読み込みができます。

【動力学解析モジュール】
・Dynamics Pipeline: 筋骨格構造モデルの動力学シミュレーションを行うためのサブルーチンソフトウェアです。
・SD/FAST: Symbolic Dynamics社で開発された汎用機構解析ソフトウェアです。
・FIT Module: 簡易動力学解析モジュールです。今までは上記の2つを用いましたがそれらをDLL化したため、簡易に動力学解析が可能です。

  • 筋骨格モデルの作成・変更GUI

    筋骨格モデルの関節の自由度、可動域、拘束および筋肉付着点位置、筋力計算パラメーター、筋肉経由点、新たな筋肉の設定、骨の変形などモデルの作成・変更が容易に行えるGUIが用意されています。

  • 人体の関節・筋肉の詳細モデル

    人体の詳細な関節運動学、解剖学的な全身の骨格筋、動力学計算により筋力を計算する場合の筋肉数理モデルと筋肉パラメーターが設定されている筋骨格モデルが用意されています。

  • 生物、機構のモデル化

    人体以外に動物、昆虫等の筋骨格モデルを作成も可能です。また、筋骨格モデル以外に任意の機構モデル(ロボットアーム等)も作成、動力学計算が可能です。

    ※画像について
    Oota S, Yoshiki A, Fujita Y, Humphries J, Fukami-Kobayashi K, Obata Y, Rowe T,
    Nakamura Y (2010) :
    “Development of a coarse-grained skeletal model of laboratory mouse and its
    biomechanical applications “
    1st International Conference on Applied Bionics and Biomechanics (ICABB-2010),
    VENICE, ITALY, Reviewed electric materials


  • 順・逆運動学計算

    筋骨格モデルに動作データと任意の外力を入力して関節トルク、関節パワー、筋力、筋肉活性度を計算する逆動力学計算、関節トルク、筋力および任意の外力を入力して生成される動作を計算する順動力学計算が可能です。

  • レポート、バッチ処理機能

    SIMM筋骨格モデルの歩行動作の逆動力学計算した結果(歩行特性値、関節角度、関節トルク・パワー、筋力等々)をエクセルに主力する機能とモーションキャプチャーデータの入力から動力学計算まで自動的に実行できるスクリプト機能が用意されています。

  • 動力学計算プログラムの変更

    動力学計算部分のソースコードを出力できるので、筋肉モデル、筋力計算アルゴリズム等を変更することが可能です。また、他ソフトウェアからデータの入出力、連動を独自に構築することができます。

  • 技術PR

    筋骨格モデルは3種類のインプットファイルによって示されます。

    ・ボーン(骨)ファイル:
     骨表面を示すポリゴンデータを記述します。
    ・ジョイント(関節)ファイル:
     各ジョイントの運動学的拘束を定義します。
    ・マッスル(筋)ファイル:
     各筋肉の作用線を示す座標と局所的筋力を計算するためのパラメーターを定義します。

    ファイルローダーは、これらのインプットファイルを読み込み、筋骨格モデルのデータ構造を作成します。

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  • SIMMの必要動作環境

    CPU Pentium 1GHz または同等以上のもの
    OS Microsoft Windows 7
    Microsoft Windows VISTA
    メインメモリー 512MB
    ハードディスク 200MB
    ディスプレイ 1,024×768
    グラフィック 16MB以上のVideo RAM
    その他要件 25ピン パラレルポートまたはUSB 2.0ポートを有すること。

  • SIMMの推奨動作環境

    CPU Pentium4 3GHz または同等以上のもの
    OS Microsoft Windows 7
    Microsoft Windows VISTA
    メインメモリー 4GB
    ハードディスク 10GB
    ディスプレイ 1,600×1,200
    グラフィック 256MB以上のVideo RAM
    その他要件 25ピン パラレルポートまたはUSB 2.0ポートを有すること。
    OpenGL Installable Client Driver (ICD)
    3D計算のハードウェアサポート

  • 関連製品

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    SIMM

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    SIMM Gait

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