ВІЗУАЛІЗАЦІЯ ЗАДАЧ БІОМЕХАНІКИ ЗАСОБАМИ UNITY

Ключові слова: заклад вищої освіти, програмний продукт, біомеханіка, мова програмування С#, середовище Blender, Unity

Анотація

В статті розглядається візуалізація задач біомеханіки засобами Unity.

Використання сучасних технологій, засобами Unity, для візуалізації біомеханічних процесів є важливим етапом у розвитку наукових методів та досліджень. Це дозволяє використовувати інтерактивні та реалістичні симуляції для аналізу та моделювання складних біомеханічних систем, що робить можливими нові підходи до дослідження та вирішення проблем. Використання інтерактивних та візуальних засобів, таких як симуляції у Unity, може покращити сприйняття матеріалу для студентів, дослідників та професіоналів у галузі біомеханіки.

В даній статті представлена розробка додатку візуальної демонстрації біомеханічної проблеми за допомогою сучасних технологій моделювання. Комп’ютерний навчальний додаток для наочної демонстрації деяких біомеханічних задач, який допомагає студентам в процесі навчання детальніше розуміти основні принципи біомеханіки на основі 3Д моделі людини з м’язовою тканиною.

Програмний додаток створено з метою наочної демонстрації біомеханічних задач, які дають можливість сформувати у студента цілісне уявлення про досліджуваний об’єкт – рухову активність людини, її частин тіла, їх зв’язки із зовнішнім – екологічним та внутрішнім середовищем. Розроблено 3Д моделі м’язів і скелета людини.

Програмний продукт «Навчальний програмний засіб з біомеханіки» розроблений на основі мови програмування С# в середовищі Blender та Unity, дозволяє передбачити в кліпі можливість прийняття користувачем певних рішень, тобто зробити його активним учасником перегляду. ПП «Навчальний програмний засіб з біомеханіки» утворений з двох об’єктних файлів типу Wavefront (.obj) та файлів анімації (скріпти), написаних на C#. В статті детально описані етапи формування програми з представленням фрагментів кодів.

Використання розробленої візуалізації для освітніх цілей, таких як навчання студентів біомеханіки, медицини, фізіотерапії та спортивних наук допомагає полегшити їхнє розуміння складних концепцій.

Дана програма пройшла апробацію студентами-іноземцями Донецького національного медичного університету під час практичних занять з медичної інформатики.

Посилання

Костюк І. В. Введення в біомеханіку : навчальний посібник для студентів вищих закладів освіти. Львів: Держ. ун-т «Львівська політехніка», 2000. 224 c.

Прахов А. Blender 2.7, 2016. С. 137–171.

Янсон Х. А. Биомеханика нижней конечности человека. Рига: Зинатне, 1975.

Blender. URL: https://uk.wikipedia.org/wiki/Blender (Last accessed: 24.04.2024).

C Sharp – об’єктно-орієнтована мова програмування. URL: https://uk.wikipedia.org/wiki/C_Sharp (Last accessed: 24.04.2024).

Forces and Torques in Muscles and Joints. URL: https://pressbooks.bccampus.ca/collegephysics/chapter/forces-and-tоrquеs-in-mшscles-and-joints/ (Last accessed: 24.04.2024).

Hocking, Joseph. Unity in action: multiplatform game development in C. Simon and Schuster, 2022.

Jin, Zhongmin; Li, Junyan; Chen, Zhenxian (ed.). Computational modelling of biomechanics and biotribology in the musculoskeletal system: biomaterials and tissues. Woodhead Publishing, 2020.

K. Aava Rani – Learning Unity Physics. Learn to emplement Physics in interactive developmint using, 2012. 156 c.

Michaud, Benjamin, et al. Bioptim, a python framework for musculoskeletal optimal control in biomechanics. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, 2022, 53.1: 321-332.

Michaud, Benjamin; Begon, Mickaël. biorbd: A c++, python and matlab library to analyze and simulate the human body biomechanics. Journal of open source software, 2021, 6.57: 2562.

Middleton, John; Pande, Gyan; Jones, Malcolm L. (ed.). Computer methods in biomechanics and biomedical engineering 2. CRC Press, 2020.

Pueo, Basilio; Penichet-Tomas, Alfonso; Jimenez-Olmedo, Jose Manuel. Validity, reliability and usefulness of smartphone and kinovea motion analysis software for direct measurement of vertical jump height. Physiology & Behavior, 2020, 227: 113144.

Stergiou, Nicholas. Biomechanics and gait analysis. Academic Press, 2020.

Turner, Ryan. C#: 3 books in 1-The Ultimate Beginners, Intermediate and Expert Guide to Master C# Programming. Publishing Factory, 2020.

Uchida, Thomas K.; Delp, Scott L. Biomechanics of movement: the science of sports, robotics, and rehabilitation. Mit Press, 2021.

Unity (ігровий рушій). URL: https://uk.wikipedia.org/wiki/Unity(ігровий_рушій) (дата звернення: 24.04.2024).

Unity manual. Mecanim Animation System. URL: https://docs.unity3d.com/462/Documentation/Manual/MecanimAnimationSystem.html (Last accessed: 24.04.2024).

Villar, Oliver. Learning Blender. Addison-Wesley Professional, 2021.

X-Muscle System. URL: https://blendermarket.com/products/x-muscle-system (Last accessed: 24.04.2024).

Опубліковано
2024-05-30
Як цитувати
Болілий, В. О., Суховірська, Л. П., & Абуватфа, С. (2024). ВІЗУАЛІЗАЦІЯ ЗАДАЧ БІОМЕХАНІКИ ЗАСОБАМИ UNITY. Наукові записки. Серія: Педагогічні науки, (214), 126-133. https://doi.org/10.36550/2415-7988-2024-1-214-126-133