La simulación de modelado multibody musculoesquelético es la herramienta definitiva para acceder a datos críticos que los sensores físicos no pueden alcanzar. Dado que medir directamente las fuerzas internas de los músculos y las articulaciones es imposible sin procedimientos invasivos, este software es necesario para calcular estas métricas matemáticamente. Actúa como puente entre el movimiento externo observable y el impacto biológico interno del calzado de seguridad.
Al utilizar algoritmos para calcular lo que no se puede medir directamente, esta tecnología transforma los datos externos en información procesable sobre la mecánica interna. Es la única forma no invasiva de cuantificar cómo los materiales del calzado impactan específicamente la salud articular a largo plazo y la carga del tendón.
Superando la Barrera de la Medición
Los Límites de la Observación Directa
En la investigación de calzado de seguridad, los investigadores se enfrentan a una limitación física: no pueden medir directamente las fuerzas dentro del cuerpo humano.
Colocar sensores en músculos o articulaciones para medir la fuerza es invasivo e impráctico para la I+D estándar.
La Solución Matemática
Para resolver esto, el software de simulación utiliza dinámica inversa y algoritmos de optimización estática.
Estos marcos matemáticos avanzados permiten a los investigadores derivar valores internos basados en puntos de datos externos.
Síntesis de Datos para Información de Diseño
Integración de Entradas Complejas
El software no opera de forma aislada; funciona como un motor de integración.
Combina datos de captura de movimiento (cómo se mueve el cuerpo en el espacio) con fuerzas de reacción del suelo (la fuerza ejercida por el suelo sobre el pie).
Cuantificación de Fuerzas Internas
Al procesar estos conjuntos de datos combinados, el software cuantifica las cargas específicas impuestas a las estructuras internas del cuerpo.
Esto traslada el análisis de la simple observación del movimiento a una comprensión precisa del estrés biomecánico.
Optimización del Calzado para la Salud Humana
Evaluación de Materiales de Entresuela
Una aplicación principal de esta tecnología es el análisis del rendimiento de diferentes materiales de entresuela.
Los investigadores pueden aislar cómo las propiedades específicas del material contribuyen a la absorción o distribución de la fuerza dentro del pie.
Objetivo de Estructuras Críticas
El software se utiliza específicamente para medir las contribuciones a la reducción de las cargas del tendón de Aquiles.
Además, cuantifica la capacidad del software para proteger la salud articular en general, asegurando que el calzado de seguridad prevenga problemas musculoesqueléticos a largo plazo.
Comprensión de las Compensaciones
Simulación vs. Medición Directa
Es importante recordar que este software produce un modelo calculado, no una medición directa.
La precisión de la información depende completamente de la fidelidad de los datos de captura de movimiento y de reacción del suelo introducidos en los algoritmos.
Dependencia Algorítmica
La fiabilidad de los resultados depende de la validez de los algoritmos de optimización estática utilizados.
Los investigadores deben asegurarse de que sus suposiciones de modelado se alineen con el contexto biomecánico específico del calzado que se está probando.
Tomar la Decisión Correcta para su Objetivo
Al integrar el modelado musculoesquelético en su proceso de I+D, centre sus esfuerzos basándose en sus objetivos de diseño específicos:
- Si su enfoque principal es la Ciencia de Materiales: Utilice el software para cuantificar exactamente cómo las diferentes densidades de entresuela se correlacionan con reducciones específicas en la fuerza articular interna.
- Si su enfoque principal es la Prevención de Lesiones: Aproveche los datos para optimizar la geometría del calzado específicamente para reducir las cargas máximas en el tendón de Aquiles.
Esta tecnología convierte la compleja física del movimiento humano en las precisas restricciones de ingeniería necesarias para un calzado de seguridad superior.
Tabla Resumen:
| Aspecto | Descripción |
|---|---|
| Problema | Imposibilidad de medir directamente las fuerzas internas de músculos/articulaciones en la I+D de calzado. |
| Solución | Software de simulación de modelado multibody musculoesquelético. |
| Metodología | Utiliza dinámica inversa y algoritmos de optimización estática con datos de captura de movimiento y fuerza de reacción del suelo. |
| Información Clave | Cuantifica las cargas biomecánicas internas (tendón de Aquiles, salud articular) para la optimización de materiales y diseño. |
| Beneficio | Permite la evaluación no invasiva del impacto del calzado en la salud articular a largo plazo, lo que conduce a diseños superiores centrados en la salud. |
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Referencias
- Judith Osterloh, Rainer Bader. The effect of different midsole materials in safety shoes on perceived comfort, muscle activities, and biomechanical parameters during walking – a musculoskeletal modelling approach. DOI: 10.1080/19424280.2025.2472249
Este artículo también se basa en información técnica de 3515 Base de Conocimientos .
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