基于生物力學的人體運動研究在醫(yī)療康復、機器人運動控制和計算機動畫生成等領域有著廣泛的應用。論文圍繞生物力學虛擬人運動控制建模、控制系統(tǒng)、參數優(yōu)化方法、虛擬人逼真運動仿真開展研究工作,該研究具有重要的理論意義和應用價值。論文主要研究內容如下:1.構建了基于生理解剖學知識的虛擬人骨骼肌肉模型,包含軀干和兩個下肢共7段肢體和6個關節(jié),內部有8個自由度,每個下肢附著9塊肌肉單元�；贖ill肌肉力模型構建了驅動虛擬人運動的動力學模型,通過設置肌肉腱單元相應的內部參數來模擬不同部位肌肉的力學特性。闡明了生物力學驅動的虛擬人模型中在給定骨骼肌肉附著關系下關節(jié)力矩與肌肉力的關系以及肌肉長度的非線性變化特性。給出了虛擬人與地面間的接觸動力學模型。為虛擬人在典型物理環(huán)境下的運動控制提供了理論模型。2.模擬人體運動機制設計一種包含策略控制層、脊椎反射層和肌肉驅動層的多層生物力學虛擬人運動控制框架。策略控制層給出步速、步長等目標參數并依據軀干傾倒狀態(tài)給出擺動腿目標角來調節(jié)軀體平衡。脊椎反射層接收來自軀干感知器、關節(jié)感知器、肌肉感知器和地面感知器的感知信號并將所有輸入映射為肌肉腱單元的激勵信號。肌肉驅動層中肌... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：133 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究現狀
    1.3 主要問題及技術難點
    1.4 論文內容章節(jié)安排
第二章 骨骼肌肉模型及力學特性
    2.1 虛擬人骨骼運動
    2.2 骨骼肌肉力學特性
    2.3 關節(jié)力矩計算
    2.4 肌肉長度計算
    2.5 骨骼肌肉模型
    2.6 接觸動力學模型
    2.7 本章小結
第三章 神經反射運動控制系統(tǒng)
    3.1 神經反射生理學背景
    3.2 神經反射控制系統(tǒng)
        3.2.1 策略控制
        3.2.2 神經感知
        3.2.3 神經映射
    3.3 仿真平臺建模
    3.4 本章小結
第四章 基于群優(yōu)化算法的控制系統(tǒng)優(yōu)化
    4.1 相關優(yōu)化方法背景
    4.2 運動數據處理
    4.3 階段粒子群算法優(yōu)化
    4.4 仿真實驗
    4.5 本章小結
第五章 面向環(huán)境交互的深度強化學習控制策略
    5.1 相關算法背景
    5.2 控制系統(tǒng)架構
    5.3 深度強化學習控制策略
    5.4 仿真實驗
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 論文工作總結
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 未來研究展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間參加的主要科研項目和取得的科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ADAMS的人體下肢運動分析及仿真[J]. 張燕,張浩淼,宣博凱,張永昌.  系統(tǒng)仿真學報. 2017(05)
[2]基于肌肉的人體運動仿真研究[J]. 馬文超,侯進,曹寧哲.  電視技術. 2017(02)
[3]基于二階倒立擺的人體運動合成[J]. 趙建軍,魏毅,夏時洪,王兆其.  計算機學報. 2014(10)
[4]虛擬人運動生成與控制技術綜述[J]. 李石磊,梁加紅,吳冰,陳凌,胡志偉.  系統(tǒng)仿真學報. 2011(09)
[5]人體運動仿真綜述[J]. 夏時洪,魏毅,王兆其.  計算機研究與發(fā)展. 2010(08)
[6]基于分層曲線簡化的運動捕獲數據關鍵幀提取[J]. 楊濤,肖俊,吳飛,莊越挺.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2006(11)
[7]從運動捕獲數據中提取關鍵幀[J]. 沈軍行,孫守遷,潘云鶴.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2004(05)

博士論文
[1]人體骨肌系統(tǒng)的整體生物力學建模與仿真分析研究[D]. 魏高峰.上海交通大學 2010



本文編號：3351016