[ca] Aquest treball de final de màster ha estat realitzat en la Universitat Politècnica de Catalunya, a la facultat de l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB). Concretament amb el grup de recerca del laboratori d'Enginyeria Biomecànica (BIOMEC) que forma part del Centre de Recerca d'Enginyeria Biomèdica (CREB). El Grup de Recerca del Laboratori d'Enginyeria Biomècnica (BIOMEC) ha estat treballant en el desenvolupament d'un codi centrat en models impulsats torque-driven. El principal propòsit d'aquest codi és possibilitar la precisa predicción escenaris de control òptim en el context de la marxa, utilitzant models de diversa complexitat. A mesura que ens endinsem en aquesta tesi, es fa evident que s'ha concebut un model més exhaustiu que millora significativament la fidelitat de les simulacions de moviment. Aquesta millora s'aconsegueix mitjançant la incorporació de muscle torque generators (MTG). La utilització d'aquests models impulsats per MTGs serveix per a dues finalitats: avançar en la nostra comprensió del moviment humà i optimitzar les seves aplicacions pràctiques. Aquests models ho aconsegueixen millorant substancialment el realisme i la precisió de les simulacions biomecàniques, ja que reproduïxen amb precisió la dinàmica dels músculs que operen al voltant de les articulacions específiques. En aquesta tesi de màster, es realitza un anàlisi de sensibilitat sobre els efectes dels paràmetres de MTG en les solucions del marc de predicció de control òptim desenvolupat al Laboratori BIOMEC. Per tant, aquesta tesi té com a objectiu establir algunes directrius que aclareixi quins paràmetres de MTG haurien de ser personalitzats per a les simulacions de models musculoesquelètics. A més, realitzen diferents captures d'un cicle de marxa saludable i un moviment de flexió de genolls anomenat "squat" per implementar aquest anàlisi de sensibilitat en aquests dos moviments (caminar i "squat") basats en el model impulsat per MTG per comprendre si la sensibilitat de la solució de control òptim als paràmetres de MTG depèn de l'activitat. Al llarg d'aquests memòria, es detallen tots els processos involucrats en l'anàlisi de sensibilitat, així com es descriu la metodologia utilitzada dins el model esquelètic emprat. Per a cada moviment, s'han realitzat diverses simulacions augmentant i disminuint el valor dels paràmetres de MTG implicats en cada problema de seguiment de moviment. Aquests resultats s'han avaluat enfront de dades nominals per a concloure quins paràmetres de MTG poden influir substancialment en la solució del problema de moviment. El paràmetre de MTG més influent s'ha obtingut que és el torque isomètric màxim que actúa a cada articulació en ambdós moviments, mentre que, en el seguiment dels diferents angles de les articulacions, l'anàlisi de sensibilitat ha mostrat alguna diferència entre els dos moviments. En l'anàlisi del problema de seguiment de la marxa, la subestimació dels valors de la velocitat angular màxima i del coeficient d'amortiment durant la calibració del model pot influir substancialment en la solució.Pel que fa a l'altre moviment, el paràmetre de MTG més influent en el seguiment dels angles en les articulacions ha estat el coeficient d'amortiment. Mitjançant la identificació dels paràmetres de MTG més influents, aquesta tesi pot proporcionar algunes directrius per personalitzar els paràmetres de MTG en les simulacions de models musculoesquelètics per obtenir simulacions dinàmiques més precises basades en models impulsats per MTG. La contribució d'aquest anàlisi de sensibilitat permet comprendre la influència dels paràmetres de MTG en les simulacions i adquirir coneixements sobre les capacitats musculars d'un individu que poden utilitzar-se en el futur en rehabilitació i aplicacions esportives

[en] This Final Master Project was done in the Polytechnic University of Catalunya, in the Industrial Superior Technical Engineering School of Barcelona(ETSEIB). To be specific, it was done inside the Researching Group of Biomedical Engineering (CREB), being part of the Biomechanical Engineering (BIOMEC) Lab research group. The Biomechanical Engineering Lab Research Group (BIOMEC) has been diligently working on developing a code centered around torque-driven models. This code's primary purpose is to enable the precise prediction of optimal control scenarios in the context of walking, utilizing models of varying complexity. As we delve into this thesis, it becomes evident that a more intricate model has been devised, which significantly improves the fidelity of motion simulations. This enhancement is achieved through the incorporation of muscle torque generators(MTGs) into the existing framework. The utilization of these muscle torque generators-driven models serves the dual purpose of advancing our comprehension of human movement and optimizing their practical applications. These models achieve this by substantially enhancing the realism and precision of biomechanical simulations, as they accurately replicate the dynamics of muscles operating around specific joints. In this master thesis, a sensitivity analysis on the effects of the MTG parameters on the solutions of the optimal control prediction framework developed at BIOMEC Lab is performed. This thesis, therefore, aims to establish some guidelines that clarify which MTG parameters should be personalized for simulations of musculoskeletal models. Moreover, a healthy gait cycle and a healthy squat movement is captured in order to implement this sensitivity analysis into these two motions (walking and squat) based on the MTG-driven model to understand whether the sensitivity of the optimal control solution to the MTG parameters depends on the activity. Along this thesis report, all the processes involved in the sensitivity analysis are detailed as well as the methodology used within the skeletal model used is described. For each motion, several simulations have been performed increasing and decreasing the MTG parameters value involved in each motion tracking problem. These results were evaluated against nominal data to conclude in which MTG parameters can substantially influence the solution of the tracking problem. The most influential MTG parameter was obtained to be the maximum isometric torque acting in each joint for both motions, whereas tracking the different joint coordinates, the sensitivity analysis presented some difference between the two motions. For the gait tracking problem analysis, underestimating the values of the maximum angular velocity and damping coefficient parameters during model calibration can substantially influence the solution of the tracking problem. While, for the squat motion, the most influential MTG parameter regarding the joint coordinates tracking was the damping coefficient. By the identification of the most influential MTG parameters, this thesis can provide some guidelines to personalize MTG parameters for simulations of musculoskeletal models in order to have better accurate dynamic simulations based on MTG-driven models. The contribution of this sensitivity analysis allows to understand MTG parameters influence in MTG-driven models simulations and gain knowledge in an individual's muscle torque capabilities to be used, in the future, in rehabilitations and sports applications