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The Work of Otto Fischer and the Historical Development of His Method of Principal Vectors for Mechanism and Machine Science

  • Volkert van der WijkEmail author
  • Just L. Herder
Part of the History of Mechanism and Machine Science book series (HMMS, volume 15)

Abstract

This article gives an overview of the distinctive work of Otto Fischer (1861-1916) on the motion of the human musculoskeletal system. In order to be able to derive the individual muscle forces for human in motion, he invented the method of principal vectors to describe the motion of the centers-of-mass and the inertias of body segments. This method has proven to be successful, not only for the studies on biomechanics but in particular also for mechanism and machine science. A historical development of the application of the method is presented for today’s potential.

Keywords

Otto Fischer center-of-mass biomechanics static balancing dynamic balancing 

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References

  1. 1.
    Neue Deutsche Biographie, Berlin, vol. 5, p. 202 (1961)Google Scholar
  2. 2.
  3. 3.
    Biographisches Lexikon hervorragender Ärzte des neunzehnten Jahrhunderts, Berlin, Wien, p. 513 (1901)Google Scholar
  4. 4.
    Braune, W., Fischer, O.: Die bei der Untersuchung von Gelenkbewegungen anzuwendende Methode. erläutert am Gelenkmechanismus des Vorderarms beim Menschen. Hirzel, Leipzig (1885)Google Scholar
  5. 5.
    Braune, W., Fischer, O.: Untersuchungen über die Gelenke des menschlichen Armes. Hirzel, Leipzig (1887)Google Scholar
  6. 6.
    Braune, W., Fischer, O.: Das Gesetz der Bewegungen in den Gelenken an der Basis der mittleren Finger und im Handgelenk des Menschen. Hirzel, Leipzig (1887)Google Scholar
  7. 7.
    Braune, W., Fischer, O.: Über den Antheil den die einzelnen Gelenke des Schultergürtels an der Beweglichkeit des menschlichen Humerus haben. Hirzel, Leipzig (1888)Google Scholar
  8. 8.
    Braune, W., Fischer, O.: Die Rotationsmomente der Beugemuskeln am Ellenbogengelenk des Menschen. Hirzel, Leipzig (1889)Google Scholar
  9. 9.
    Braune, W., Fischer, O.: Über den Schwerpunkt des menschlichen Körpers mit Rücksicht auf die Ausrüstung des deutschen Infanteristen. Hirzel, Leipzig (1889)Google Scholar
  10. 10.
    Zarrugh, M.Y., Radcliffe, C.W.: Computer generation of human gait kinematics. Journal of Biomechanics 12, 99–111 (1979)CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    Rohlmann, A., Graichen, F., Bergmann, G.: Influence of load carrying on loads in internal spinal fixators. Journal of Biomechanics 33, 1099–1104 (2000)CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Braune, W., Fischer, O.: Die Bewegungen des Kniegelenks, nach einer neuen Methode am lebenden Menschen gemessen. Hirzel, Leipzig (1891)Google Scholar
  13. 13.
    Braune, W., Fischer, O.: Bestimmung der Trägheitsmomente des menschlichen Körpers und seiner Glieder. Hirzel, Leipzig (1892)Google Scholar
  14. 14.
    Fischer, O.: Die Arbeit der Muskeln und die lebendige Kraft des menschlichen Körpers. Hirzel, Leipzig (1893)Google Scholar
  15. 15.
    Lowen, G.G., Berkof, R.S.: Survey of investigations into the balancing of linkages. Journal of Mechanisms 3, 221–231 (1968)CrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    Fischer, O.: Beiträge zu einer Muskeldynamik. In: Erste Abhandlung: Über die Wirkungsweise Eingelenkiger Muskeln. Hirzel, Leipzig (1895)Google Scholar
  17. 17.
    Fischer, O.: Beiträge zur Muskelstatik. In: Erste Abhandlung: Ueber das Gleichgewicht zwischen Schwere und Muskeln am Zweigliedrige System. Hirzel, Leipzig (1896)Google Scholar
  18. 18.
    Fischer, O.: Beiträge zu einer Muskeldynamik. In: Zweite Abhandlung: Ueber die Wirkung der Schwere und Beliebiger Muskeln auf das Zweigliedrige System. Hirzel, Leipzig (1897)Google Scholar
  19. 19.
    Braune, W., Fischer, O.: Der Gang des Menschen. In: I. Theil: Versuche am unbelasteten und belasteten Menschen. Hirzel, Leipzig (1895)Google Scholar
  20. 20.
    Baker, R.: The history of gait analysis before the advent of modern computers. Gait & Posture 26, 331–342 (2007)CrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    Fischer, O.: Der Gang des Menschen. In: II. Theil: Die Bewegung des Gesammtschwerpunktes und die äusseren Kräfte. Teubner, Leipzig (1899)Google Scholar
  22. 22.
    Fischer, O.: Der Gang des Menschen. In: III. Theil: Betrachtungen über die weiteren Ziele der Untersuchung und Überblick über die Bewegungen der unteren Extremitäten. Teubner, Leipzig (1900)Google Scholar
  23. 23.
    Fischer, O.: Der Gang des Menschen. In: IV. Theil: Über die Bewegung des Fusses und die auf denselben einwirkenden Kräfte. Teubner, Leipzig (1901)Google Scholar
  24. 24.
    Fischer, O.: Der Gang des Menschen. In: V. Theil: Die Kinematik des Beinschwingens. Teubner, Leipzig (1903)Google Scholar
  25. 25.
    Fischer, O.: Der Gang des Menschen. In: VI. Theil: Über den Einflusz der Schwere und der Muskeln auf die Schwingungsbewegung des Beins. Teubner, Leipzig (1904)Google Scholar
  26. 26.
    Fischer, O.: Das statische und das kinetische Maass für die Wirkung eines Muskels. erläutert an ein- und zweigelenkigen Muskeln des Oberschenkels. Teubner, Leipzig (1902)Google Scholar
  27. 27.
    Fischer, O.: Über die Bewegungsgleichungen räumlicher Gelenksysteme. Teubner, Leipzig (1905)Google Scholar
  28. 28.
    Fischer, O.: Theoretische grundlagen für eine Mechanik der lebenden Körper. Teubner, Leipzig (1906)zbMATHGoogle Scholar
  29. 29.
    Fischer, O.: Kinematik organischer Gelenke. Vieweg, Braunschweig (1907)zbMATHGoogle Scholar
  30. 30.
    Fischer, O.: Zur Kinematik des Listingschen Gesetzes. Teubner, Leipzig (1909)Google Scholar
  31. 31.
    Fischer, O.: Zur Kinematik der Gelenke vom Typus des Humero-Radialgelenks. Teubner, Leipzig (1909)Google Scholar
  32. 32.
    Wittenbauer, F.: Graphische Dynamik. Julius Springer, Berlin (1923)zbMATHGoogle Scholar
  33. 33.
    Kreutzinger, R.: Über die Bewegung des Schwerpunktes beim Kurbelgetriebe. Getriebetechnik 10(9), 397–398 (1942)Google Scholar
  34. 34.
    Nerreter, A.: Graphodynamische Untersuchung einer vierzylindrigen Fahrzeugmaschine mit veränderlichen Hub. Dissertation T.H. München, M. Krayn, Berlin (1912)Google Scholar
  35. 35.
    Beyer, R.: Technische Kinematik. Johann Ambrosius Barth, Leipzig (1931)Google Scholar
  36. 36.
    Beyer, R.: Kinematisch-getriebedynamisches Praktikum. Springer, Heidelberg (1960)Google Scholar
  37. 37.
    Federhofer, K.: Graphische Kinematik und Kinetostatik. Springer, Berlin (1932)zbMATHCrossRefGoogle Scholar
  38. 38.
    Shchepetil’nikov, V.A.: The determination of the mass centers of mechanisms in connection with the problem of mechanism balancing. Journal of Mechanisms 3, 367–389 (1968)CrossRefGoogle Scholar
  39. 39.
    Artobolevskii, I.I.: Theory of Mechanisms and Machines. Gos. Izdat. Tekh. -Teoret. Lit., Moscow (1951)Google Scholar
  40. 40.
    Shchepetil’nikov, V.A.: The balancing of bar mechanisms with unsymmetrical links. Mechanism and Machine Theory 10, 461–466 (1975)CrossRefGoogle Scholar
  41. 41.
    Hilpert, H.: Weight balancing of precision mechanical instruments. Journal of Mechanisms 3, 289–302 (1968)CrossRefGoogle Scholar
  42. 42.
    Van der Wijk, V., Herder, J.L.: Dynamic balancing of Clavel’s delta robot. In: Kecskeméthy, Müller (eds.) Computational Kinematics, Proceedings of the 5th International Workshop on Computational Kinematics, pp. 315–322. Springer, Heidelberg (2009)Google Scholar
  43. 43.
    Agrawal, S.K., Gardner, G., Pledgie, S.: Design and fabrication of an active gravity balanced planar mechanism using auxiliary parallelograms. Journal of Mechanical Design 123, 525–528 (2001)CrossRefGoogle Scholar
  44. 44.
    Agrawal, S.K., Fattah, A.: Gravity-balancing of spatial robotic manipulators. Mechanism and Machine Theory 39, 1331–1344 (2004)MathSciNetzbMATHCrossRefGoogle Scholar
  45. 45.
    Van der Wijk, V., Herder, J.L.: On the development of low-mass force balanced manipulators. In: Lenarčič, J., Stanisic, M.M. (eds.) Proceedings of the IFToMM 12th Int. Symposium on Advances in Robot Kinematics, pp. 411–420. Springer, Heidelberg (2010)Google Scholar
  46. 46.
    Van der Wijk, V., Herder, J.L.: Synthesis method for linkages with center of mass at invariant link point - pantograph based mechanisms. Mechanism and Machine Theory 48, 15–28 (2012)Google Scholar

Copyright information

© Springer Netherlands 2012

Authors and Affiliations

  1. 1.Department of Mechanical AutomationUniversity of TwenteEnschedeThe Netherlands

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