基于生物力學(xué)的人體運(yùn)動(dòng)研究在醫(yī)療康復(fù)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)生成等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。論文圍繞生物力學(xué)虛擬人運(yùn)動(dòng)控制建模、控制系統(tǒng)、參數(shù)優(yōu)化方法、虛擬人逼真運(yùn)動(dòng)仿真開(kāi)展研究工作,該研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:1.構(gòu)建了基于生理解剖學(xué)知識(shí)的虛擬人骨骼肌肉模型,包含軀干和兩個(gè)下肢共7段肢體和6個(gè)關(guān)節(jié),內(nèi)部有8個(gè)自由度,每個(gè)下肢附著9塊肌肉單元�；贖ill肌肉力模型構(gòu)建了驅(qū)動(dòng)虛擬人運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)設(shè)置肌肉腱單元相應(yīng)的內(nèi)部參數(shù)來(lái)模擬不同部位肌肉的力學(xué)特性。闡明了生物力學(xué)驅(qū)動(dòng)的虛擬人模型中在給定骨骼肌肉附著關(guān)系下關(guān)節(jié)力矩與肌肉力的關(guān)系以及肌肉長(zhǎng)度的非線性變化特性。給出了虛擬人與地面間的接觸動(dòng)力學(xué)模型。為虛擬人在典型物理環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)控制提供了理論模型。2.模擬人體運(yùn)動(dòng)機(jī)制設(shè)計(jì)一種包含策略控制層、脊椎反射層和肌肉驅(qū)動(dòng)層的多層生物力學(xué)虛擬人運(yùn)動(dòng)控制框架。策略控制層給出步速、步長(zhǎng)等目標(biāo)參數(shù)并依據(jù)軀干傾倒?fàn)顟B(tài)給出擺動(dòng)腿目標(biāo)角來(lái)調(diào)節(jié)軀體平衡。脊椎反射層接收來(lái)自軀干感知器、關(guān)節(jié)感知器、肌肉感知器和地面感知器的感知信號(hào)并將所有輸入映射為肌肉腱單元的激勵(lì)信號(hào)。肌肉驅(qū)動(dòng)層中肌... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 主要問(wèn)題及技術(shù)難點(diǎn)
    1.4 論文內(nèi)容章節(jié)安排
第二章 骨骼肌肉模型及力學(xué)特性
    2.1 虛擬人骨骼運(yùn)動(dòng)
    2.2 骨骼肌肉力學(xué)特性
    2.3 關(guān)節(jié)力矩計(jì)算
    2.4 肌肉長(zhǎng)度計(jì)算
    2.5 骨骼肌肉模型
    2.6 接觸動(dòng)力學(xué)模型
    2.7 本章小結(jié)
第三章 神經(jīng)反射運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
    3.1 神經(jīng)反射生理學(xué)背景
    3.2 神經(jīng)反射控制系統(tǒng)
        3.2.1 策略控制
        3.2.2 神經(jīng)感知
        3.2.3 神經(jīng)映射
    3.3 仿真平臺(tái)建模
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于群優(yōu)化算法的控制系統(tǒng)優(yōu)化
    4.1 相關(guān)優(yōu)化方法背景
    4.2 運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)處理
    4.3 階段粒子群算法優(yōu)化
    4.4 仿真實(shí)驗(yàn)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 面向環(huán)境交互的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制策略
    5.1 相關(guān)算法背景
    5.2 控制系統(tǒng)架構(gòu)
    5.3 深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制策略
    5.4 仿真實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 未來(lái)研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間參加的主要科研項(xiàng)目和取得的科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ADAMS的人體下肢運(yùn)動(dòng)分析及仿真[J]. 張燕,張浩淼,宣博凱,張永昌.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2017(05)
[2]基于肌肉的人體運(yùn)動(dòng)仿真研究[J]. 馬文超,侯進(jìn),曹寧哲.  電視技術(shù). 2017(02)
[3]基于二階倒立擺的人體運(yùn)動(dòng)合成[J]. 趙建軍,魏毅,夏時(shí)洪,王兆其.  計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2014(10)
[4]虛擬人運(yùn)動(dòng)生成與控制技術(shù)綜述[J]. 李石磊,梁加紅,吳冰,陳凌,胡志偉.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2011(09)
[5]人體運(yùn)動(dòng)仿真綜述[J]. 夏時(shí)洪,魏毅,王兆其.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2010(08)
[6]基于分層曲線簡(jiǎn)化的運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)關(guān)鍵幀提取[J]. 楊濤,肖俊,吳飛,莊越挺.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2006(11)
[7]從運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵幀[J]. 沈軍行,孫守遷,潘云鶴.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2004(05)

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



本文編號(hào)：3351016