13、数字技术助力肌肉活动研究与合成数据生成

数字技术助力肌肉活动研究与合成数据生成

1. 肩部肌肉活动模拟研究

在相关的模拟研究中，聚焦于肩部承受压力最大的肌肉，具体分析了三角肌（前部）、冈上肌和冈下肌。通过对肩部肌肉结构图示的观察，能清晰看到在施加扭矩较高的周期部分，肌肉活动受影响程度也较高，且三角肌受影响程度大于冈下肌，尤其在周期的最后三分之一，外骨骼支撑对这两块肌肉的活动影响不大。

研究结果以箱线图形式总结展示，涵盖了最小值、下四分位数、中位数、上四分位数和最大值等信息。对于每块肌肉，每个模拟场景对应一个箱线图。

不同肌肉在模拟中的表现各有特点：
- 冈上肌 ：主要负责上臂的外展和外旋，尤其是在外展角度小于15°时。对比图中不同箱线（如0 Nm支撑、2 kg负载和12 Nm、2 kg负载的情况），可发现扭矩支撑对肌肉活动有明显积极影响。同时，负载增加会使数据离散程度增大。
- 冈下肌 ：主要负责上臂的外旋。外骨骼支撑对其影响与冈上肌不同，从图中可看到，第二至第四个箱线的上四分位数和最大值非常接近，主要是四分位间距发生变化，这表明外骨骼支撑能有效减轻冈下肌的负担。
- 三角肌（前部） ：在手臂向前抬起动作中起主要作用，是该活动中最重要的肌肉。从图中第二至第四个箱线可明显看出，随着扭矩逐渐增加，各项数值持续下降；而负载增加会导致肌肉活动明显增强，数据离散程度也随之增大。

模拟结果总体显示，较高的支撑扭矩会降低三角肌（前部）、冈下肌和冈上肌的肌肉活动，在低负载和高支撑情况下，肌肉活动最低。并且在本次模拟的动作中，平均肌肉活动的增加与负载的恒定增加大致呈线性关系，但无法预