人体下肢运动仿真开题报告

 2021-08-09 01:05:27

1. 研究目的与意义

许多学者致力于人体运动的研究,在不同时代不同领域,取得了不少研究成果。但是由于人体结构的复杂性、人体运动的多样性、人体自身的生物局限性及测量仪器的局限性等,某些参数或指标无法直接测量,对某些破坏性或特殊条件下的实验也无法进行真人实验,这样研究人员可以借助相关实验和计算机仿真技术,通过对人体运动进行仿真来揭示和掌握真实人体运动系统的特征和规律。因此,人体运动仿真是研究人体运动规律的有效手段。

人体运动仿真还可以用于分析运动员在完成动作过程中,人体各个部分的位移、速度、加速度等运动学变化参数,以及力、力矩等动力学参数的变化规律,从而了解人体运动的力学特征与运动技术动作的定量关系,优化运动员的动作技术,设计新技术(动作)并预测其效果。

2. 国内外研究现状分析

随着数字时代日新月异的发展,虚拟现实及其仿真技术日益发挥出越来越大的作用,人体自身的建模处于一个非常重要的位置,已成为人类工程学,计算机图形学,人工生命及生物力学研究的热点。由于人体结构和功能的特殊性和复杂性,从而,在方法学上,使描述真实人体运动、揭示其机制的研究存在极大困难。为此,根据研究的目的,对人体或人体的一部分作适当的简化,在必要的假设条件下,建立各种力学、数学、解剖学等模型,是对人体运动研究的重要途径和必要手段。

Msc.ADAMs已经成为CAE领域中使用范围最广、应用行业最多的机械系统动力学仿真工具,是一款集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件。它可以快速解决工程问题,避免复杂的方程辅导,辅助学习机构运动学。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

人体下肢运动仿真以解剖学知识为基础,用多体动力学分析软件adams建立人体下肢的力学模型,并把附着在下肢上的肌肉从功能上进行分类,以两点力的形式添加在下肢模型上,对下肢的典型动作大腿的屈伸、内收-外展运动及小腿的的屈伸、内收-外展运动进行运动仿真,并对仿真结果进行分析,从结果上对模型的合理性进行了验证。

时间安排:

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4. 研究创新点

首先用动力学软件adams建立了简化了的人体下肢大腿和小腿的咬合模型。

然后对引起人体大腿小腿屈伸和旋内旋外运动的肌肉根据功能进行了分类,并对其起止点的数据信息在不影响人体正常运动效果的前提下进行了简化处理。

最后运用adams的运动学和动力学分析功能,对下肢的肌肉一骨骼模型进行几种常规动作的仿真,研究人体下肢各个关节在运动过程中力和力矩的变化规律。

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