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2020 | OriginalPaper | Chapter

Prediction of Human Maximum Forces – A Comparison of Four Approaches to Calculate Muscle-Torque

Authors : André Kaiser, Angelika C. Bullinger

Published in: Advances in Additive Manufacturing, Modeling Systems and 3D Prototyping

Publisher: Springer International Publishing

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Abstract

Analyses of human action forces is a standard function of current digital human models. However, research has been indicating that this feature needs to be improved as it lacks accuracy. Muscle-torque based modeling can be used to calculate action forces. Because it is not efficient to measure torques in all spatial directions, different calculating approaches have been developed. The question is which one is the best to calculate action forces? In this paper, we will therefor explain four different calculations - a spherical, linear, independent and fluid approach. To compare their quality, a study based on 366 measurements of maximum torques has been conducted. Results show that the spherical approach predicts maximum muscle torques to about 1.7% accuracy. The fluid approach increases the accuracy significantly (R2 0.9), but needs more input data. Hence, a mix using both approaches is proposed as the best solution to calculate action forces in digital human models.

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Metadata
Title
Prediction of Human Maximum Forces – A Comparison of Four Approaches to Calculate Muscle-Torque
Authors
André Kaiser
Angelika C. Bullinger
Copyright Year
2020
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-20216-3_46

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