Method for Using IMU-Based Experimental Motion Data in BVH Format for Musculoskeletal Simulations via OpenSim

运动捕捉 计算机科学 运动学 运动(物理) 惯性测量装置 反向动力学 运动分析 软件 模拟 计算机视觉 人工智能 操作系统 物理 经典力学 机器人
作者
I. S. Wechsler,Alexander Wolf,Sophie Fleischmann,Julian Waibel,Carla Molz,David Scherb,Julian Shanbhag,Michael Franz,Sandro Wartzack,Jörg Miehling
出处
期刊:Sensors [MDPI AG]
卷期号:23 (12): 5423-5423 被引量:4
标识
DOI:10.3390/s23125423
摘要

Biomechanical simulation allows for in silico estimations of biomechanical parameters such as muscle, joint and ligament forces. Experimental kinematic measurements are a prerequisite for musculoskeletal simulations using the inverse kinematics approach. Marker-based optical motion capture systems are frequently used to collect this motion data. As an alternative, IMU-based motion capture systems can be used. These systems allow flexible motion collection without nearly any restriction regarding the environment. However, one limitation with these systems is that there is no universal way to transfer IMU data from arbitrary full-body IMU measurement systems into musculoskeletal simulation software such as OpenSim. Thus, the objective of this study was to enable the transfer of collected motion data, stored as a BVH file, to OpenSim 4.4 to visualize and analyse the motion using musculoskeletal models. By using the concept of virtual markers, the motion saved in the BVH file is transferred to a musculoskeletal model. An experimental study with three participants was conducted to verify our method’s performance. Results show that the present method is capable of (1) transferring body dimensions saved in the BVH file to a generic musculoskeletal model and (2) correctly transferring the motion data saved in the BVH file to a musculoskeletal model in OpenSim 4.4.

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