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基于软件OpenSim的人体运动建模理论及其应用领域概述 被引量:24
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作者 宋和胜 钱竞光 唐潇 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期373-379,共7页
红外捕捉系统、高速摄像、平面摄影、表面肌电测试等现行实验室测试手段不能显示人体运动时肌肉产生肌力的具体信息以及准确阐释神经-肌肉协调机制。因此,计算机模拟与仿真应运而生。目前,国内用来进行人体动作仿真的软件主要有Life MOD... 红外捕捉系统、高速摄像、平面摄影、表面肌电测试等现行实验室测试手段不能显示人体运动时肌肉产生肌力的具体信息以及准确阐释神经-肌肉协调机制。因此,计算机模拟与仿真应运而生。目前,国内用来进行人体动作仿真的软件主要有Life MOD、Any Body、ANSYS等,这些软件有其自身的缺陷,如肌肉控制不够精确、价钱昂贵等。为了更好解决肌肉模拟问题,斯坦福大学团队研发了一款免费软件Open Sim,它是基于C++和JAVA语言开发的一款应用于肌肉模型开发、模拟仿真与分析神经肌肉系统的开放性软件。以计算机建模与数学理论推导为基础,对Open Sim建模理论和步骤进行详细介绍,为国内从事运动生物力学研究学者提供一些理论参考;同时,探讨未来利用Open Sim建模仿真研究的主要方向,例如通过Open Sim的模拟研究可以探求偏瘫步态、帕金森步态等异常步态的神经-肌肉机制,为异常步态康复手段的改进和完善提供依据。 展开更多
关键词 opensim软件 计算机仿真 肌肉模型 运动生物力学
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基于OpenSim的人体下肢生物力学性能仿真实验 被引量:2
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作者 颜兵兵 吴豪豪 +2 位作者 毕冉 马常友 杜云明 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2023年第8期120-125,共6页
强化人体生物力学性能分析能力有助于提高学生处理外骨骼机器人研究过程中解决人机共融技术问题的技术手段。该文以助力型外骨骼机器人为研究背景,基于OpenSim仿真平台提出了一个人体下肢生物力学性能分析实验教学方案,以技术层、输入... 强化人体生物力学性能分析能力有助于提高学生处理外骨骼机器人研究过程中解决人机共融技术问题的技术手段。该文以助力型外骨骼机器人为研究背景,基于OpenSim仿真平台提出了一个人体下肢生物力学性能分析实验教学方案,以技术层、输入层、模型层和输出层体系结构为视角,梳理出由人体下肢运动信息采集到生物力学性能分析的实验仿真流程。使用OpenSim软件建立人体下肢参数化肌骨模型,经由逆运动学和逆动力学求解器获取下肢运动过程中的关节角与关节力矩,为助力型外骨骼的助力机制研究提供数据支撑。 展开更多
关键词 实验教学设计 opensim 生物力学仿真 人体下肢运动
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长距离跑后“足外翻”姿态增加膝关节内侧接触力:基于OpenSim肌骨建模及机器学习预测的研究 被引量:22
3
作者 梅齐昌 相亮亮 +3 位作者 孙冬 李建设 Justin Fernandez 顾耀东 《体育科学》 CSSCI 北大核心 2019年第9期51-59,共9页
目的:揭示跑者在长距离跑后下肢关节的负荷与足姿态的变化及膝关节接触力分布且验证二者关联,为快速预测膝关节负荷提供简易手段。方法:运用OpenSim个体化肌骨建模分析业余跑者5 km跑后下肢关节的运动学、动力学及膝关节接触力变化,采... 目的:揭示跑者在长距离跑后下肢关节的负荷与足姿态的变化及膝关节接触力分布且验证二者关联,为快速预测膝关节负荷提供简易手段。方法:运用OpenSim个体化肌骨建模分析业余跑者5 km跑后下肢关节的运动学、动力学及膝关节接触力变化,采用一维统计参数映射(Statistical Parametric Mapping 1d)分析法检测差异性,结合足姿态参数与膝关节总接触力及膝关节内外侧接触力训练并检验机器学习算法。结果:1)5 km跑后,髋关节蹬离期伸角度、支撑初期外旋角度及踝关节蹬离期跖屈角度均显著增大;2)髋关节支撑期伸力矩及支撑初期外展力矩、踝关节支撑期跖屈力矩均显著增大,膝关节支撑初期及蹬离期屈力矩均显著降低;3)膝关节蹬离期总接触力显著减小,支撑初期内侧接触力显著增大而支撑初期及蹬离期外侧接触力均显著减小;4)机器学习算法模型发现,足外翻程度增大引起膝关节总接触力及内侧接触力快速增大而外侧接触力逐步减小。结论:1)长距离跑后下肢关节负荷出现幅值及重新分布的变化,表现出增大的髋关节伸及外展力矩,减小的膝关节屈力矩及增大的踝关节跖屈力矩,可能与足姿态变化及相关肌群肌力有关;2)长距离跑后膝关节内侧接触力快速增大且与量化的足姿态参数呈线性关系;3)通过足姿态参数指标可快速预测膝关节接触力的变化,跑者可实地评估足姿态参数以预测膝关节负荷的幅值和分布变化,辅助科学合理的安排跑量及训练计划,降低跑步相关的膝关节损伤风险。 展开更多
关键词 长跑 足外翻 膝关节接触力 机器学习 opensim
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基于影像学构建个体化OpenSim下肢肌骨模型的生物力学研究应用进展 被引量:12
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作者 梅齐昌 顾耀东 +2 位作者 孙冬 李建设 Justin FERNANDEZ 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期259-264,共6页
由于OpenSim肌骨系统模拟平台开源性,近年来快速发展且被大量研究使用。个体化OpenSim肌骨模型可计算基础的运动学与动力学数据,揭示神经肌肉控制、肌肉力量和几何学变化及关节接触力等信息;结合影像学建模分析病理步态的神经肌肉控制... 由于OpenSim肌骨系统模拟平台开源性,近年来快速发展且被大量研究使用。个体化OpenSim肌骨模型可计算基础的运动学与动力学数据,揭示神经肌肉控制、肌肉力量和几何学变化及关节接触力等信息;结合影像学建模分析病理步态的神经肌肉控制及辅具的人机工效学评估等研究均表明其应用的可靠性与可行性,但存在耗时及足踝关节模拟的局限性。构建个体化病理肌骨模型,能提升临床生物力学及医学工程学研究的精准性和多样性,揭示不同病理特点,并为制定精准的诊断与康复方案、健康监测与评估状况及外部装置的工效学定制与测评提供科学依据,以及为未来该领域研究提供启示与方向。 展开更多
关键词 opensim肌骨模型 医学影像 个体化 病理步态
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OpenSim环境下扁平足患者步态支撑期踝周肌群肌力分析 被引量:7
5
作者 赵虎 马晓子 +3 位作者 霍洪峰 李晓璨 刘鑫玥 魏佳琳 《中国运动医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期93-101,共9页
目的:探讨扁平足步态支撑期特征与下肢肌力间的关系。方法:招募20名受试者,通过足弓高度指数将受试者划分为正常足组(n=10)和扁平足组(n=10)。采用步态测试和OpenSim模拟仿真,对两种足型受试者的步态周期运动学参数、支撑期地面反作用... 目的:探讨扁平足步态支撑期特征与下肢肌力间的关系。方法:招募20名受试者,通过足弓高度指数将受试者划分为正常足组(n=10)和扁平足组(n=10)。采用步态测试和OpenSim模拟仿真,对两种足型受试者的步态周期运动学参数、支撑期地面反作用力和踝周肌群肌力进行对比分析。结果:扁平足行走时支撑期占比和足跟离地时间高于正常足(P<0.05),踝关节在步态过程中表现出过度外翻(P<0.05);着地时髋膝关节屈曲角度高于正常足(P<0.05);扁平足支撑期地面反作用力两峰值F1和F3相对值低于正常足(P<0.05);扁平足步态支撑期胫骨前肌、胫骨后肌、腓肠肌、腓骨长肌、腓骨短肌、趾长屈肌、拇长屈肌最大肌力小于正常足(P<0.05)。结论:OpenSim能够较好地模拟扁平足步态特征,扁平足通过着地时更大的髋膝屈曲角度来弥补踝背屈肌群肌力较弱造成的缓冲震荡能力不足。其较低的足弓使胫骨后肌、趾长屈肌、拇长屈肌在支撑中期具有较高的激活程度。扁平足比目鱼肌在蹬伸阶段表现出比正常足更高的推进贡献率,但整体推进能力仍低于正常足。 展开更多
关键词 opensim 扁平足 步态 肌力
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OpenSim对跳跃动作上下肢肌肉协调性的仿真分析 被引量:4
6
作者 闫慧云 邓云锋 +1 位作者 杨威 柏开祥 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第4期573-579,共7页
本文基于OpenSim建立了一个包括上下肢在内的人体整体骨骼肌肉仿真模型,通过Vicon红外摄像系统、Kistler三维测力平台以及遥测肌电对摆臂与背手两种原地纵跳动作进行同步测试,并结合逆运动学、逆动力学等仿真工具寻求上下肢肌肉协调工... 本文基于OpenSim建立了一个包括上下肢在内的人体整体骨骼肌肉仿真模型,通过Vicon红外摄像系统、Kistler三维测力平台以及遥测肌电对摆臂与背手两种原地纵跳动作进行同步测试,并结合逆运动学、逆动力学等仿真工具寻求上下肢肌肉协调工作提升原地纵跳动作效果的实证。结果表明:本文所建立的人体整体肌肉骨骼仿真模型具有高度可靠性,分析得出摆臂原地纵跳动作中三角肌前束对重心的提高贡献最大。研究结果可为将来上下肢助力外骨骼的设计与研究提供帮助。 展开更多
关键词 opensim 原地纵跳 骨骼肌肉仿真
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基于OpenSim人体步行腓肠肌静态生物力学分析 被引量:6
7
作者 赵闯 蔡玉强 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第7期2604-2608,共5页
为准确、快速地研究人体下肢运动规律,构建人体下肢模型。针对该模型推导出了人体步行状态下腓肠肌相应的力学方程F1(t)。利用OpenSim搭建人体骨骼肌肉模型,并以腓肠肌进行静态力学分析为例,解析了肌肉在逆向运动学(IK)和残差缩减(RRA)... 为准确、快速地研究人体下肢运动规律,构建人体下肢模型。针对该模型推导出了人体步行状态下腓肠肌相应的力学方程F1(t)。利用OpenSim搭建人体骨骼肌肉模型,并以腓肠肌进行静态力学分析为例,解析了肌肉在逆向运动学(IK)和残差缩减(RRA)两种不同分析方法中的肌肉激活度和力矩。研究结果表明:此模型能准确地模拟人体下肢肌肉的运动规律,利用RRA分析能够真实反映腓肠肌的受力情况,分析出肌肉激活度,为进一步揭示膝关节和踝关节的生物力学特性和为设计人体下肢康复机器人提供肌肉阻尼奠定基础。 展开更多
关键词 opensim 静态力学 残差缩减 腓肠肌
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OpenSim环境下青年男性启动步态的下肢生物力学特征研究
8
作者 马晓子 牛永刚 +1 位作者 霍洪峰 赵虎 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第9期1551-1558,共8页
为分析健康青年男性启动步态的下肢生物力学特征,使用BTS-SMARTDX运动捕捉系统测试,基于OpenSim模拟仿真出肌力的变化,结果表明:gait2392模型可以准确模拟健康青年男性的启动步态;在APA阶段,支撑侧踝关节背屈、膝关节屈曲,启动侧髋关节... 为分析健康青年男性启动步态的下肢生物力学特征,使用BTS-SMARTDX运动捕捉系统测试,基于OpenSim模拟仿真出肌力的变化,结果表明:gait2392模型可以准确模拟健康青年男性的启动步态;在APA阶段,支撑侧踝关节背屈、膝关节屈曲,启动侧髋关节外展;支撑侧踝关节背屈肌、启动侧髋关节外展肌相互协调,完成加载启动侧、卸载支撑侧的任务;在卸载阶段,以膝关节屈曲为主导带动下肢运动,跖屈肌执行蹬伸功能;在执行阶段,以膝关节伸展为主导向前摆动,股直肌执行屈髋和伸膝双功能。研究结果可以为下肢助力外骨骼设计与研究提供帮助。 展开更多
关键词 启动步态 opensim 肌力 生物力学
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基于OpenSim的可移动下肢外骨骼人机相容性评估
9
作者 刘长山 李辉 《科学技术与工程》 2026年第12期5082-5091,共10页
下肢康复外骨骼仍面临人机运动同步性不足、穿戴舒适性与辅助效能难以协同、人机相容性缺乏量化评估体系等问题。人体生理结构个体差异与运动状态的动态变化,进一步增加了外骨骼的适配设计难度。针对可移动下肢康复外骨骼的人机相容性问... 下肢康复外骨骼仍面临人机运动同步性不足、穿戴舒适性与辅助效能难以协同、人机相容性缺乏量化评估体系等问题。人体生理结构个体差异与运动状态的动态变化,进一步增加了外骨骼的适配设计难度。针对可移动下肢康复外骨骼的人机相容性问题,构建一套融合实验测量与仿真分析的评估方法。通过SolidWork与OpenSim Creator协同建模,建立外骨骼与人体肌肉骨骼系统的耦合模型。通过设置不同刚度的Bushing力约束,模拟外骨骼对人体运动的辅助效果,揭示了约束力参数与人机运动相容度的关联规律。结果表明:当绑带刚度为15 N/mm时,外骨骼与人体的运动相容度达到95%以上,满足康复训练需求。研究成果为下肢康复外骨骼的优化设计提供了科学依据,并为后续的临床应用提供了理论支持。 展开更多
关键词 下肢康复外骨骼 人机相容性 opensim 耦合模型 Bushing力约束
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被动式踝关节助力外骨骼机构设计与仿真
10
作者 仇志宇 朱松青 +1 位作者 韩亚丽 金壮壮 《机械科学与技术》 北大核心 2026年第1期57-65,共9页
研究了一种基于离合器和弹簧组成的踝关节助力外骨骼,该外骨骼为被动式设计,通过离合器在行走不同阶段的开合,串联弹簧实现能量的存储与释放,进而实现行走行走助力并减少代谢消耗的目的。首先,基于三维建模软件SolidWorks进行踝关节助... 研究了一种基于离合器和弹簧组成的踝关节助力外骨骼,该外骨骼为被动式设计,通过离合器在行走不同阶段的开合,串联弹簧实现能量的存储与释放,进而实现行走行走助力并减少代谢消耗的目的。首先,基于三维建模软件SolidWorks进行踝关节助力外骨骼结构设计;其次,基于Adams虚拟样机仿真,研究机构的合理性,并基于OpenSim进行人体穿戴踝关节外骨骼后的代谢能量变化研究;最后,进行行走实验,结果证明实验者穿戴踝关节助力外骨骼行走时,下肢肌肉的肌电信号减小,踝关节有较好的助力行走效果。 展开更多
关键词 踝关节 被动式外骨骼 助力行走 opensim仿真
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基于GRA-BP模型预测排球扣球落地的vGRF
11
作者 刘淑婷 邱沐恩 李卫 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期224-235,共12页
目的建立灰色关联度分析(grey relational analysis,GRA)和BP神经网络(BP neural network)的耦合数学模型来预测排球运动员扣球落地的垂直地面反作用力(vertical ground reaction force,vGRF)从而来代替三维测力台。方法选取北京体育大... 目的建立灰色关联度分析(grey relational analysis,GRA)和BP神经网络(BP neural network)的耦合数学模型来预测排球运动员扣球落地的垂直地面反作用力(vertical ground reaction force,vGRF)从而来代替三维测力台。方法选取北京体育大学20名二级排球运动员,采取两步助跑方式进行排球扣球动作演示,通过运动捕捉系统和三维测力台同步采集运动学和动力学数据。采用OpenSim计算排球运动员在进行两步助跑扣球落地时的运动学数据。采用GRA来筛选关联度低于0.98的运动学指标,采用均方根误差、平均绝对百分比误差和平均绝对误差、R作为GRA-BP模型的评价指标,使用肯德尔W系数评价预测vGRF与测量vGRF之间的一致性。结果GRA结果显示骨盆前后倾角度、骨盆左右倾角度、骨盆旋转角度等13个运动学数据关联度高于0.98。训练集中预测值与测量值间均方根误差为0.271 BW,平均绝对百分比误差为4%,平均绝对误差为0.17 BW,R=0.999;验证集中预测值与测量值间均方根误差为0.235 BW、平均绝对百分比误差为3.9%,平均绝对误差为0.14 BW,R=0.998;测试集中预测值与测量值间均方根误差为0.224 BW,平均绝对百分比误差为3.6%,平均绝对误差为0.14 BW,R=0.998;肯德尔W系数为0.945,P≤0.001。结论本研究所建立的GRA-BP模型可提高排球运动员扣球落地vGRF测量的准确性,缩短测量时间。 展开更多
关键词 垂直地面反作用力 灰色关联度分析 神经网络 排球扣球 opensim
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基于生物力学的肌肉骨骼疲劳评估方法 被引量:1
12
作者 和杰花 王益艳 +1 位作者 毛颖 佟瑞鹏 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第8期263-270,共8页
为有效预防作业过程中因疲劳累积引发的工作相关肌肉骨骼疾患(WMSDs),提出一种融合计算机视觉与生物力学建模的作业疲劳量化评估方法。该方法基于MMPose模型提取作业人员的三维姿态数据,并结合OpenSim平台建立个体化肌肉骨骼模型,实现... 为有效预防作业过程中因疲劳累积引发的工作相关肌肉骨骼疾患(WMSDs),提出一种融合计算机视觉与生物力学建模的作业疲劳量化评估方法。该方法基于MMPose模型提取作业人员的三维姿态数据,并结合OpenSim平台建立个体化肌肉骨骼模型,实现完整作业周期动作的重建与肌肉负荷模拟。通过计算关键关节的反作用力与肌肉激活水平,构建关节与肌肉的疲劳指数模型,系统分析腰椎区域在典型弯腰搬运任务中的疲劳演化过程。结果表明:在典型弯腰搬运任务中,L5—S1关节及其相关的多裂肌群呈现出显著的疲劳累积特征,部分肌群存在左右侧疲劳不对称现象,深层稳定肌与核心肌群共同参与姿势维持与负荷响应。该方法能够动态追踪作业过程中的疲劳变化,识别疲劳高风险部位,适用于动态、高负荷作业场景下的疲劳风险预警。 展开更多
关键词 生物力学 工作相关肌肉骨骼疾患(WMSDs) 肌肉疲劳 累积疲劳 opensim
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高水平足球运动员膝关节运动学与冲刺表现的相关性
13
作者 徐汪洋 龚波 +1 位作者 张鑫碧 张荻妍 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第36期15432-15436,共5页
为了探究球员膝关节运动学参数与冲刺用时之间的相关关系,通过招募26名国家一级足球运动员参与30 m冲刺测试,并基于惯性传感器与OpenSim分析研究球员冲刺过程中的膝关节运动学特征。结果表明:摆动屈膝的活动范围(range of motion,ROM,r=... 为了探究球员膝关节运动学参数与冲刺用时之间的相关关系,通过招募26名国家一级足球运动员参与30 m冲刺测试,并基于惯性传感器与OpenSim分析研究球员冲刺过程中的膝关节运动学特征。结果表明:摆动屈膝的活动范围(range of motion,ROM,r=-0.148,P=0.005)与冲刺用时呈负相关;摆动伸膝的平均角速度(r=-0.251,P<0.001)与冲刺用时呈负相关;支撑屈膝的平均角速度(r=-0.107,P=0.045)与冲刺用时呈负相关;支撑伸膝的角度极值(r=0.118,P=0.029)与冲刺用时呈正相关,ROM(r=-0.145,P=0.004)、平均角速度(r=-0.306,P<0.001)与冲刺用时呈负相关。可见在冲刺过程中,以较快的角速度完成摆动阶段伸膝和支撑阶段的屈伸膝运动,并且注重充分蹬伸的动作特点,有助于球员展现出更出色的冲刺表现。 展开更多
关键词 足球 冲刺 膝关节 运动学 惯性传感器 opensim
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基于MS-FE模型探究排球运动员ACL应力分布情况
14
作者 刘海东 张楠 《应用力学学报》 北大核心 2025年第3期704-711,共8页
目的基于肌肉骨骼-有限元(muscular skeletal-finite element,MS-FE)模型探究排球运动员扣球落地瞬间左腿前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)应力、应变分布特征。方法基于MRI和CT建立排球运动员的膝关节FEM,通过动捕系统和三... 目的基于肌肉骨骼-有限元(muscular skeletal-finite element,MS-FE)模型探究排球运动员扣球落地瞬间左腿前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)应力、应变分布特征。方法基于MRI和CT建立排球运动员的膝关节FEM,通过动捕系统和三维测力台同步采集排球运动员(男性,23岁,88 kg,1.95 m,优势侧:右侧)marker点和地面反作用力。通过OpenSim中的肌骨模型计算膝关节力矩,关节力矩作为有限元模型的输入,输出ACL应力、应变。结果仿真分析结果显示,在排球运动员完成扣球动作并落地的瞬间,其ACL所承受的等效应力达到27.7 MPa,从应力分布方向性来看,ACL在此时的最大主应力为8.2 MPa;应变响应方面,ACL的等效应变达到5.4%,反映其在各方向上的综合形变幅度较大;最大主应变值为5.0%,进一步证实了韧带沿纤维方向产生了明显的伸长效应;最大剪切应变则为7.6%,说明ACL在落地阶段还经历了较大的横向形变。结论本研究建立经过验证的有限元模型可用于更好地计算排球运动员扣球后单腿着陆时ACL损伤的风险和预防策略,同时也可广泛应用于软骨退化病因学、康复训练优化和膝关节手术模拟等方面,帮助运动员、ACL损伤患者临床治疗提供有效的方法。 展开更多
关键词 膝关节 有限元模型 肌肉骨骼模型 opensim 关节力矩 ACL 排球扣球
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基于体态语言的三维虚拟教师情感表达 被引量:3
15
作者 赵慧勤 孙波 +2 位作者 胡晓雁 谢彬 田燕琴 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第23期159-161,164,共4页
虚拟教师一般仅通过面部表情表达情感。为此,在情感、个性等高层心理参数与虚拟教师人脸、人体几何模型等低层动画参数之间建立映射机制,构建体态语言情感表达行为模型,以表达情感所使用的不同肢体部位建立原子动作库,通过贝叶斯网络设... 虚拟教师一般仅通过面部表情表达情感。为此,在情感、个性等高层心理参数与虚拟教师人脸、人体几何模型等低层动画参数之间建立映射机制,构建体态语言情感表达行为模型,以表达情感所使用的不同肢体部位建立原子动作库,通过贝叶斯网络设计情感表达生成策略,基于脚本技术实现体态语言逼真和丰富的表达。在OpenSim上的实验结果证明了该模型的实用性。 展开更多
关键词 体态语言 虚拟教师 情感表达 opensim平台 脚本技术
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基于虚拟现实的移动通信实验系统设计 被引量:4
16
作者 徐川 徐铭泽 唐红 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2012年第3期94-97,共4页
引入虚拟现实的思想,区别于传统的移动通信实验教学模式,设计了几种经典的无线网络规划、优化案例作为高校中移动通信实验、理论课教学的补充内容,在网络三维虚拟世界里学生可以通过虚拟的网络规划设备对各种条件下的虚拟无线环境进行... 引入虚拟现实的思想,区别于传统的移动通信实验教学模式,设计了几种经典的无线网络规划、优化案例作为高校中移动通信实验、理论课教学的补充内容,在网络三维虚拟世界里学生可以通过虚拟的网络规划设备对各种条件下的虚拟无线环境进行测试优化。通过对无线网络的规划设计更加全面深刻地理解无线网络的整体架构和基本通信流程。 展开更多
关键词 网络规划 通信流程 虚拟现实 opensim
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平地行走模式下肌骨参数对肌肉代谢的影响
17
作者 帅俊峰 吴豪豪 +2 位作者 殷宝麟 马常友 颜兵兵 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第2期218-224,共7页
面向老年人日常行走助力方案及锻炼方式的关注度日益提升。本文针对不同肌肉骨骼参数,构建了适用于中国人体质的肌肉骨骼模型,利用OpenSim分别获取平地行走模式下衰老因素、身高与体重对人体下肢肌肉代谢及各关节扭矩的变化情况,探究肌... 面向老年人日常行走助力方案及锻炼方式的关注度日益提升。本文针对不同肌肉骨骼参数,构建了适用于中国人体质的肌肉骨骼模型,利用OpenSim分别获取平地行走模式下衰老因素、身高与体重对人体下肢肌肉代谢及各关节扭矩的变化情况,探究肌骨参数对下肢运动的影响规律,并以下肢运动代谢为评价指标,通过正交试验综合评价相关肌骨参数对其影响程度。上述研究方法及结果为外骨骼助力行走装置的方案设计及科学运动锻炼的拟定提供了理论参考与数据支撑。 展开更多
关键词 肌骨参数 肌肉代谢 关节扭矩 opensim 影响规律
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面向3D数字校园的访问控制模型设计及其教学应用
18
作者 孙波 卢扬 +1 位作者 魏云刚 胡晓雁 《中国电化教育》 CSSCI 北大核心 2013年第11期137-141,共5页
数字校园建设水平是教育信息化程度的具体体现。在进行数字校园的建设中,平台的安全性可视为最基础的问题。随着虚拟现实技术应用普及,与之结合建立起的数字校园正逐渐得到推广。基于空间的角色访问控制模型(SRBAC)在满足基本访问控制... 数字校园建设水平是教育信息化程度的具体体现。在进行数字校园的建设中,平台的安全性可视为最基础的问题。随着虚拟现实技术应用普及,与之结合建立起的数字校园正逐渐得到推广。基于空间的角色访问控制模型(SRBAC)在满足基本访问控制需求的同时,通过对空间概念的挖掘和应用,简化用户对访问规则的理解,提升用户体验。该文基于3D系统OpenSim,根据SRBAC模型设计实现了教学权限管理系统VE-SRBAC,并通过典型的协作化教学场景中验证其易用性及可行性。该系统也可根据应用目的调整权限分配方式,且独立的接口设计可使其灵活地应用于其他3D平台上,具有一定的灵活性和重用性。 展开更多
关键词 数字校园 VE-SRBAC 权限管理 opensim
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4种算法评估落地动作中ACL负荷的对比研究 被引量:11
19
作者 黄尚军 伍勰 +2 位作者 阮棉芳 张强 陈晨 《体育科学》 CSSCI 北大核心 2018年第3期73-79,共7页
目的:采用4种不同的算法模型估算落地动作过程中ACL动态载荷并进行对比分析,探讨造成差异的生物力学机制。方法:选择1名女性田径项目运动员为对象,同步采集40 cm高台垂直落地动作中的下肢运动学、动力学和表面肌电数据。4种算法模型及... 目的:采用4种不同的算法模型估算落地动作过程中ACL动态载荷并进行对比分析,探讨造成差异的生物力学机制。方法:选择1名女性田径项目运动员为对象,同步采集40 cm高台垂直落地动作中的下肢运动学、动力学和表面肌电数据。4种算法模型及相应技术路线分别为:1)基于逆向动力学算法模型计算胫前剪切力(ATSF_1);2)基于Paul Devita数学模型计算胫前剪切力(ATSF_2);3)采用Open Sim CMC过程优化膝关节周围肌肉群肌力,代入Paul Devita数学模型重新计算胫前剪切力(ATSF_3);4)基于Julia Kar提供的Open Sim ACL模型计算ACL拉力(F_(ACL))。结果:Open Sim CMC结果与EMG信号在曲线形态有较高的一致性;4种计算方法下所对应的落地过程中,ATSF_1、ATSF_2、ATSF_3、F_(ACL)峰值分别为1.1BW、2.0BW、4.5BW、1.7BW;峰值时刻分别为落地周期的62%、80%、55%、36%。结论:基于传统逆向动力学算法的ATSF_1可能低估了运动过程中的ACL载荷,可量化肌群肌力的不同算法模型下ACL载荷结果的不同,主要归因于估算肌力方法的本身差异。 展开更多
关键词 落地动作 前交叉韧带 载荷评估 opensim 模拟仿真
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太极拳右“野马分鬃”正误动作中伸、屈膝肌肌力特征的计算机仿真分析 被引量:7
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作者 宋和胜 钱竞光 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期566-574,共9页
目的:本文通过计算机模拟计算太极拳右“野马分鬃”阶段正确与错误动作下膝关节周围各肌肉肌力的变化情况,从而探讨太极拳练习过程中膝关节疼痛的原因。方法:本研究中选取练习太极拳在8年以上,级别在七级以上,无下肢伤病的运动员9例进... 目的:本文通过计算机模拟计算太极拳右“野马分鬃”阶段正确与错误动作下膝关节周围各肌肉肌力的变化情况,从而探讨太极拳练习过程中膝关节疼痛的原因。方法:本研究中选取练习太极拳在8年以上,级别在七级以上,无下肢伤病的运动员9例进行正确、错误动作各演练3次。利用Vicon红外捕捉系统和AMTI测力台记录运动过程中运动学数据和动力学数据,通过Visual3D软件把运动学和动力学数据转换成OpenSim识别的数据格式,通过OpenSim模型进行肌力计算,从而分析膝关节周围肌肉力量在动作中的变化情况。结果:正确动作中膝关节屈曲角度大于错误动作,这与太极拳裁判员的判断相反;正确动作中踝关节外旋角度小于错误动作,这与太极拳裁判员的判断一致。错误动作中右膝关节的伸肌力量降低,特别是股外侧肌(P<0.05),而后腿即左腿膝关节的股直肌肌力增加明显(P<0.05),而其他肌肉的肌力减小明显(P<0.05);屈肌主要表现为股二头肌肌力在错误动作中增加明显。结论:膝关节的屈曲角度的大小不能作为判断“野马分鬃”动作正确与否的标准,而踝关节的外旋角度过大可以作为判定动作错误的标准。伸肌力量减弱,膝关节在弯曲状态下不稳,同时具有外旋功能的屈肌肌力增加导致膝关节受外旋力作用,长期受到向外剪切力作用,由此可能引发膝关节慢性劳损或炎症,导致膝关节疼痛。 展开更多
关键词 太极拳 计算机模拟 opensim 膝关节
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