ZweiKörperModell

Das ZweiKörperModell ist ein vereinfachtes mechanisches System, das aus zwei starren Körpern besteht, die über ein Gelenk zueinander verbunden sind. Es dient der Beschreibung der relativen Bewegung zwischen zwei Segmente oder Objekten und wird in Biomechanik, Robotik und Simulation eingesetzt.

Der Aufbau umfasst zwei starr definierte Körper, mit Massen, Trägheiten und Geometrien; sie können planar oder räumlich angeordnet sein. Typische Gelenkformen sind Rotationsgelenk (Rundgelenk) oder Kugelgelenk, die die Freiheitsgrade begrenzen. Oft wird mindestens ein Körper an einem festen Bezugpunkt fixiert.

In der Kinematik werden die Bewegungen durch Generalisierte Koordinaten beschrieben. Die Dynamik ergibt sich aus Lagrange- oder Newton-Euler-Formulierungen. Kräfte wie Gravitation, Muskelkräfte, Kontaktkräfte erzeugen Drehmomente am Gelenk, Reaktionskräfte an den Gelenken und Bewegung.

Zu den relevanten Parametern gehören Längen der Segmente, Massen, Trägheitsmomente, Lage der Schwerpunkte, sowie Reibung und eventuelle Gelenkrestriktionen. Die Gleichungen werden meist numerisch integriert, in einfachen Fällen analytisch.

Anwendungen finden sich in der Biomechanik zur Analyse von Arm- oder Beinbewegungen, in der Robotik als zweilinkiger Manipulator, in der Computergrafik zur Animation, sowie in der Crash- und Fahrzeugdynamik, um Kontakte zwischen zwei Körpern zu modellieren.

Vorteile des Modells liegen in seiner Einfachheit und dem geringen Parameterbedarf. Nachteile sind die Vernachlässigung von Deformationen, Muskel- und Gewebeleistung, Mehrkörpersysteme und komplexe Gelenkmechanik, die in realen Bewegungen auftreten.