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visual3d:tutorials:modeling:plug-in_gait_full-body

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visual3d:tutorials:modeling:plug-in_gait_full-body [2024/11/15 16:30] – [Forearm] wikisysopvisual3d:tutorials:modeling:plug-in_gait_full-body [2025/06/03 18:18] (current) – Cleaned up introduction and added a few links. wikisysop
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 ====== Plug-In Gait Full-Body ====== ====== Plug-In Gait Full-Body ======
- 
-===== Introduction ===== 
  
 This tutorial describes how to implement the Golem/Plug-in Gait Upper Extremity model as implemented in Vicon (via Bodybuilder/PIG) in Visual3D. The Golem or Plug-in-Gait upper body model consists 9 segments: This tutorial describes how to implement the Golem/Plug-in Gait Upper Extremity model as implemented in Vicon (via Bodybuilder/PIG) in Visual3D. The Golem or Plug-in-Gait upper body model consists 9 segments:
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   * Left/Right Hands   * Left/Right Hands
  
-The Pelvis definition is not described in this tutorial, but can be found in the [[Visual3D:Tutorials:Modeling:Plug-In_Gait_Lower_Limb|Lower Body Tutorial]].+The Pelvis definition is not described in this tutorial, but can be found in the [[visual3d:tutorials:modeling:plug-in_gait_lower_limb#pelvis_segment|Lower Body Tutorial]]. The Clavicle segment's definitions are described in the Vicon documentation but are not used for kinetics/kinematics. They can only be tracked when using [[Visual3D:Documentation:Kinematics_and_Kinetics:Inverse_Kinematics|Inverse Kinematics]] and are therefore omitted from this model. Details about implementing this segment are provided in the [[visual3d:tutorials:modeling:plug-in_gait_full-body#clavicle|Clavicle]] section of this tutorial.
  
-Definition of the Clavicle segments are also described in the Vicon documentation but they are not used for kinetics/kinematics, and can only be tracked when using [[Visual3D:Documentation:Kinematics_and_Kinetics:Inverse_Kinematics|Inverse Kinematics]]. For this reason, these segments are not included in this model, but there is more information about this in the Clavicle section of this tutorial. +The Plug-In Gait Full-Body model consists of the Plug-In Gait Upper Extremity model alongside the Plug-In Gait Lower Limb model. Complete the [[Visual3D:Tutorials:Modeling:Plug-In_Gait_Lower_Limb|Lower Body Tutorial]] to create the lower extremity segments and produce the entire Full-Body model.
- +
-To create the pelvis and all other lower extremity segments, please view the [[Visual3D:Tutorials:Modeling:Plug-In_Gait_Lower_Limb|Lower Body Tutorial]].+
  
 ===== Background ===== ===== Background =====
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 ==== Documentation Differences ==== ==== Documentation Differences ====
  
-The tutorial tries to follow Vicon's instructions as close as possible, but some modifications were required to implement the model in Visual3D. This means that results from Vicon and Visual3D may show some small differences. Some of the bigger differences are described below. +The tutorial tries to follow Vicon's instructions as close as possible, but some modifications were required to implement the model in Visual3D. This means that results from Vicon and Visual3D may show some small differences. Some of the bigger differences are described below. At this time, no comparisons have been made between this model and the one provided by Vicon. The tutorial was not meant to be comprehensive and variations may exist between this version of the Golem model and the Vicon Golem model.
- +
-At this time, no comparisons have been made between this model and the one provided by Vicon. The tutorial was not meant to be comprehensive and variations may exist between this version of the Golem model and the Vicon Golem model.+
  
 === Segment Origin === === Segment Origin ===
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 === Segment Orientation === === Segment Orientation ===
  
-This tutorial uses the Visual3D default segment orientation. The default segment orientation for Visual3D is:\\ +This tutorial uses the Visual3D default segment orientation. The default segment orientation for Visual3D is: 
- +  * X - ML (red) 
- +  * Y - AP (green) 
-  * X - ML (red)\\ +  * Z - Axial (bue)
- +
-  * Y - AP (green)\\ +
- +
-  * Z - Axial (bue)\\ +
- +
- +
-If you review the Vicon documenation<sup>[[#cite_note-PiGManual-1|[1]]]</sup>, the segment orientation and colors are different from those in Visual3D. Vicon's coordinate systems are:\\ +
- +
- +
-  * Y - ML (blue)\\ +
- +
-  * X - AP (green)\\ +
- +
-  * Z - Axial (red)\\+
  
 +If you review the Vicon documenation<sup>[[#cite_note-PiGManual-1|[1]]]</sup>, the segment orientation and colors are different from those in Visual3D. Vicon's coordinate systems are:
 +  * Y - ML (blue)
 +  * X - AP (green)
 +  * Z - Axial (red)
  
 This means if you use the Visual3D segment orientation, when calculating joint angles, you will select an XYZ rotation sequence. This will result in joint angles provide a rotation about the mediolateral, AP, and then axial axes. This is consistent with Vicon's joint angle calculations - and with the biomechanics convention. This means if you use the Visual3D segment orientation, when calculating joint angles, you will select an XYZ rotation sequence. This will result in joint angles provide a rotation about the mediolateral, AP, and then axial axes. This is consistent with Vicon's joint angle calculations - and with the biomechanics convention.
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 ==== Marker Set ==== ==== Marker Set ====
  
-To complete this tutorial, you should use the PiG marker<sup>[[#cite_note-PiGMarker-2|[2]]]</sup>. It will be easiest if you use the same naming convention. Please notethis is a minimal marker set, so if there is target drop out, or a target was not placed, most likely, you will not be able to use the data set. Please note this model is also very sensitive to the subject's posture during the static trial. When using this model, you should make sure that the subject is in a T-Pose during the static trial.+To complete this tutorial, you should use the PiG marker<sup>[[#cite_note-PiGMarker-2|[2]]]</sup>. It will be easiest if you use the same naming convention. Please note that this is a minimal marker set, so if there is target drop out, or a target was not placed, most likely, you will not be able to use the data set. Please note this model is also very sensitive to the subject's posture during the static trial. When using this model, you should make sure that the subject is in a T-Pose during the static trial.
  
 This image was adapted from the PiG Marker Set document <sup>[[#cite_note-PiGMarker-2|[2]]]</sup> This image was adapted from the PiG Marker Set document <sup>[[#cite_note-PiGMarker-2|[2]]]</sup>
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 {{:PiG_UE_MarkerSet.png}} {{:PiG_UE_MarkerSet.png}}
  
-==== Subject measurements ====+==== Subject Measurements ====
  
-In addition to subject **height & mass**, there are 4 required bilateral anthroprometric measurements that need to be measured on the subject.+In addition to subject **height & mass**, there are 4 required bilateral anthroprometric measurements that need to be measured on the subject:
  
-**Shoulder Offset:** This is the vertical distance from the center of the glenohumeral joint to the marker on the acromion calivicular joint (RSHO & LSHO). Some researchers have used the (anterior/posterior girth)/2 to establish a guideline for the parameter. +^ Measurement ^ Description ^ 
- +Shoulder Offset This is the vertical distance from the center of the glenohumeral joint to the marker on the acromion calivicular joint (RSHO & LSHO). Some researchers have used the (anterior/posterior girth)/2 to establish a guideline for the parameter. | 
-**Elbow Width:** This is the distance between the medial and lateral epicondyles of the humerus. +Elbow Width This is the distance between the medial and lateral epicondyles of the humerus. | 
- +Wrist Width This is the distance between the ulnar and radial styloids. | 
-**Wrist Width:** This is the distance between the ulnar and radial styloids. +Hand Thickness This is the distance between the dorsal and palmar surfaces of the hand. |
- +
-**Hand Thickness:** This is the distance between the dorsal and palmar surfaces of the hand.+
  
 ===== Create Segments ===== ===== Create Segments =====
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 ==== Sample Files ==== ==== Sample Files ====
  
-Sample files can be downloaded [[https://www.has-motion.com/download/examples/PiG_Examples/PiG_UE_Files.zip|here]]. +Sample files can be downloaded [[https://www.has-motion.com/download/examples/PiG_Examples/PiG_UE_Files.zip|here]]. The download contains two static trials:
- +
-The download will contain two static trials and two CMO files: +
   - Sub01_Static01.c3d can be used to follow this tutorial   - Sub01_Static01.c3d can be used to follow this tutorial
   - Sub01_Walk01.c3d is a dynamic trial which can be associated with this static trial   - Sub01_Walk01.c3d is a dynamic trial which can be associated with this static trial
-  - AltnerateDefinition.cmo is an example of the alternate definitions shown in the tutorial + 
-  - viconDefinition.cmo is an example of the Vicon definitions shown in the tutorial+The download also contains two [[visual3d:documentation:definitions:file_formats:cmo_format|CMO files]]:AltnerateDefinition.cmo is an example of the alternate definitions shown in the tutorial; and viconDefinition.cmo is an example of the Vicon definitions shown in the tutorial.
  
 ==== Model Metrics ==== ==== Model Metrics ====
  
-There are nine model metrics in this model which MUST be taken at the time of data collection. In some cases, Vicon requests the diameter, and in other cases, the radius is used. To "simplifythings, this tutorial will primarily the radius value. +There are nine model metrics in this model which MUST be taken at the time of data collection. In some cases, Vicon requests the diameter, and in other cases, the radius is used. To simplify things, this tutorial will primarily the radius value. Many of the landmarks/segment definitions are based on these metrics so it is VERY important to create these metrics.
- +
-Many of the landmarks/segment definitions are based on these metrics so it is VERY important to create these metrics.+
  
 Model Metrics Explained                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Model Metrics Explained                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    
 +  - **Height** (m): The subject's height in meters\
 +  - **Mass** (kg): The subject's weight in kilograms
 +  - **MarkerRadius** (m): The marker radius is half the diameter of the motion capture markers used for data collection
 +  - **L/RShoulderRadius** (m): The vertical offset from the base of the acromion marker to shoulder joint center<sup>[[#cite_note-PiGManual-1|[1]]]</sup> (pg. 18).
 +  - **L/RElbowRadius** (m): Half the width of the elbow along flexion axis (roughly between the distal epicondyles of the humerus)<sup>[[#cite_note-PiGManual-1|[1]]]</sup> (pg. 18).
 +  - **L/RWristRadius** (m): Half the mediolateral thickness of the wrist at the position where the wrist marker bar is attached<sup>[[#cite_note-PiGManual-1|[1]]]</sup> (pg. 18). NOTE: The Vicon documentation states the A/P thickness, but the WRA/WRB targets should be placed on the thumb/pinkie side of the wrist<sup>[[#cite_note-PiGMarker-2|[2]]]</sup> (pg. 2), which actually defines the mediolateral border of the wrist.
 +  - **L/RHandOffset** (m): The distance between the dorsum and palmar surfaces of the hand.
  
-  - **Height** (m): The subject's height in meters\\  +=== Create Model Metrics ===
-  - **Mass** (kg): The subject's weight in kilograms\\  +
-  - **MarkerRadius** (m): The marker radius is half the diameter of the motion capture markers used for data collection\\  +
-  - **L/RShoulderRadius** (m): The vertical offset from the base of the acromion marker to shoulder joint center<sup>[[#cite_note-PiGManual-1|[1]]]</sup> (pg. 18).\\ +
-  - **L/RElbowRadius** (m): Half the width of the elbow along flexion axis (roughly between the distal epicondyles of the humerus)<sup>[[#cite_note-PiGManual-1|[1]]]</sup> (pg. 18).\\  +
-  - **L/RWristRadius** (m): Half the mediolateral thickness of the wrist at the position where the wrist marker bar is attached<sup>[[#cite_note-PiGManual-1|[1]]]</sup> (pg. 18). NOTE: The Vicon documentation states the A/P thickness, but the WRA/WRB targets should be placed on the thumb/pinkie side of the wrist<sup>[[#cite_note-PiGMarker-2|[2]]]</sup> (pg. 2), which actually defines the mediolateral border of the wrist.\\  +
-  - **L/RHandOffset** (m): The distance between the dorsum and palmar surfaces of the hand| +
- +
-Create Model Metrics                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              +
  
 **1. Create Subject Metrics:**\\  **1. Create Subject Metrics:**\\ 
Line 125: Line 101:
  
 Prior to creating the head segment, 3 landmarks must be created: Prior to creating the head segment, 3 landmarks must be created:
- 
   - Head_Front - the midpoint between the LBHD and RBHD   - Head_Front - the midpoint between the LBHD and RBHD
   - Head_Back - the midpoint between the LBHD and RBHD   - Head_Back - the midpoint between the LBHD and RBHD
Line 134: Line 109:
 **NOTE:** The Head_Mid landmark is used as the distal end of the segment so that the segment geometry is created in the appropriate location. **NOTE:** The Head_Mid landmark is used as the distal end of the segment so that the segment geometry is created in the appropriate location.
  
-===Head Landmarks===     +=== Head Landmarks ===     
  
 {{ :PiG_UE_Head_Front.png}}                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 {{ :PiG_UE_Head_Front.png}}                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                
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