基于三维运动捕捉技术构建蒙医震脑术三维虚拟仿真平台的视觉呈现

背景:基于三维运动捕捉技术可以构建精准的、客观量化的医学虚拟仿真模型,有利于临床学习者精准、深入理解和掌握各种传统疗术。目前中医虚拟仿真模型已有报道,但蒙医传统疗术的虚拟仿真模型尚未见报道。目的:构建一种基于三维运动捕捉技术的交互式三维可视化的蒙医震脑术虚拟仿真模型。方法:使用Motion Analysis三维光学运动捕捉系统和足底测力台采集蒙医专家的运动捕捉数据,在Motion Builder软件中构建震脑术三维动作模型,使用Maya软件构建角色模型并与动作模型相匹配,运动Unity3D软件构建蒙医震脑术虚拟仿真系统,系统整合蒙医震脑术操作3D动画、运动学和动力学参数信息。结果与结论:通过三维运动捕捉技术和计算机仿真重现蒙医震脑术操作,能够显示施术者和受试者的运动姿态,记录关节运动的关键空间位置参数与变化情况,得出运动过程中的运动学、动力学参数。运用交互式三维虚拟仿真技术,实现蒙医震脑术的三维虚拟仿真的视觉呈现,为蒙医震脑术手法的标准化、数字化、可视化研究奠定基础。

基于AnyBody^(TM)技术的人体运动建模方法

人体运动的建模与仿真是当今运动生物力学研究的一个热点。利用数值模型研究人体的运动规律,是人体运动研究的一个重要手段和有效工具。其关键技术在于应用逆向运动学方法求解人体运动,并获取人体运动中各个肌肉力学上技术参数。文中主要探讨基于AnyBody^(TM) System软件人体运动仿真的建模方法来研究人体运动力学规律,结合The Any-Body^(TM)system对人体运动具体应用,说明The AnyBody^(TM) system技术在人体运动仿真领域的优势。

基于AnyBody的汽车驾驶中人体腿部逆向动力学仿真

为了更好地了解汽车驾驶时人体腿部肌骨的受力状况,建立了腿部肌骨模型并进行了生物力学分析。结合人机工程学相关知识和驾驶室内人体腿部的空间几何关系,利用AnyBody Modeling System软件建立了人体腿部的肌骨模型,对正常行驶过程中踩踏油门踏板的实例进行了腿部逆向动力学仿真,并分析了腿部肌肉活动状态以及关节节点力。仿真结果表明,负载较大的股外侧肌、股内侧肌、股中间肌以及股直肌的激活度均在20%以内,趾骨节点处负载最大为346.43 N,为确定合理的踏板操纵力提供了依据。

基于虚拟仿真技术的服装智能制造应用研究

由于传统的服装制造不能很好地满足市场需求,因此对虚拟仿真技术在服装智能制造中的应用进行研究,实现服装企业转型升级,确保企业健康发展。服装虚拟设计包括仿真人体建模、虚拟服装建模、3D仿真优化和构建应用平台。采用非接触式测量获取人体三维数据,构建虚拟三维人体模型,同时将服装设计师的设计意图进行深层次挖掘,获得三维虚拟服装模型。通过纹理特征映射、碰撞检测、真实感增强和场景构建来优化服装设计过程,并将其应用于服装个性化设计与虚拟试穿中,对提升服装企业的智能制造水平和市场竞争力具有一定的参考价值。

基于CATIA的教师型助教机器人设计与仿真实现

针对复杂人机交互高耦合的教学环境,应用CATIA软件设计了教师型助教机器人系统.首先,建立并分析了机器人系统的运动学模型;其次,考虑机器人的移动能力、避障功能以及在人机交互过程中安全性问题,设计了机器人的系统底盘整体结构;最后,通过CATIA软件构建了教师型助教机器人系统的三维结构图.通过设定已知初始指令对两驱、三驱底盘结构进行了仿真对比实验,验证了三驱底盘结构运动控制过程中具有稳定性高、响应速度快及安全性高的特点,能更好地辅助教学环境构建.

计算机技术在机械制造中的应用

阐述计算机辅助设计软件被广泛运用于机械产品的设计过程中。通过绘制三维模型、进行材料分析和运动模拟、计算机数控加工技术的应用,可以提高学生的设计能力和创造力、操控机床的能力。

面向艺术与设计的虚拟人技术研究

虚拟人 (VirtualHuman)是人类各种特性 (几何、行为、感知、情感、生理、心理、社会性等 )在虚拟空间中的数字化表示 ,是高度真实的人类特性的数字化再现 文中首先介绍面向艺术与设计的虚拟人技术的应用领域和研究维度 ,然后详细介绍其中的主要研究内容 ,包括 :虚拟人体建模、运动控制技术、虚拟人群仿真、虚拟感知与情感计算 ,最后指出 ,在面向艺术与设计的虚拟人技术研究中 。

人体上肢运动学动力学建模与仿真技术的研究

根据多体动力学原理,以人体解剖学为基础,对人体上肢进行建模,推导了其动力学和运动学方程,建立了人体上肢四刚体四自由度动力学模型,运用多系统动力学软件ADAMS,结合UG建模功能,对人体上肢动力学和运动学特性进行了分析计算,对人体上肢收臂翻掌过程的运动进行了仿真,并将计算结果与实测数据进行了对比,验证了模型的正确性和有效性。

基于NURBS自由变形的腿部运动建模方法

如何建立人体各部分的数字模型是生物医学和计算机工程界较为关心的研究课题．利用基于NURBS的自由变形方法模拟膝关节弯曲和肌肉变形，并在二阶B样条基函数的基础上，依据关节的解剖结构，推导了符合膝关节运动特点和肌肉特性的计算公式．实验证明，采用适当的自由变形网格，利用推导的公式能够获得较好的膝关节弯曲和肌肉变形视觉效果．与采用曲面片插值的方法相比，该方法简单有效，可以方便地应用于人体其它关节的运动建模．

基于OPENGL的三维人体运动仿真

研究虚拟人体运动仿真动画技术是计算机动画设计中极重要的课题,构建简化虚拟的人体几何模型,利用计算机图形学知识,针对人体几何建模复杂,逼真度、控制性差的问题,先优化设计人体仿真运动相应的数学模型,建立人体运动系统坐标系后,采用Denavic—Hartenberg法,建立虚拟人体分层结构运动链的空间关节坐标系统。在3DS MAX下进行逼真几何建模,把模型转化为OpenGL程序,运用Visual C++6.0和OpenGL为编程工具,实现虚拟人体关节运动控制。结果表明,建模逼真,优化的几何模型在软件下容易控制,整体效果好,增强了虚拟人体运动的真实感和动作效果,很好地实现了虚拟人体行走。

用于人机系统运动仿真的人体模型

采用机械系统仿真分析软件ADAMS建立了适用于人机系统运动仿真的三维人体多体系统模型 ,模型的数据符合中国成年人人体尺寸标准 ,包括立姿和坐姿两种 ,通过对其施加约束、力和运动可用来进行汽车碰撞响应和体育运动分析等方面的仿真研究 ,从而部分替代实际的试验和真实人体的参与。将坐姿模型用于汽车碰撞乘员响应和运动分析的研究 。

在视景仿真系统中定制人机交互功能

利用三维建模软件MultiGen creato、r仿真软件MultiGen Vega及VC++6.0平台开发虚拟校园视景仿真漫游系统.提出'文字模型'双向交互访问技术,将外部数据库与视景仿真系统相连,设计了按所选模型提取对应文字信息以及根据关键词切入到对应模型的交互访问功能.试验结果表明,该'文字模型'双向交互访问模式可为视景仿真系统提供良好的人机交互效果.

汽车碰撞仿真技术中人体有限元模型的研究进展

回顾了国内外汽车碰撞仿真中有限元人体模型的研究进展,分析了各种研究存在的缺陷或不足,探讨了类人有限元模型(Finite Element Human Model)取代现有假人有限元模型(Finite Element Dummy Model)的可行性和技术方案,最后展望了开展类人有限元模型(Finite Element Human Model)研究的难点和可能形成的新的研究方向。

基于三维人体语义模型的人行为自然语言描述

研究视频场景中人体行为自然语言描述的实现方法。首先建立三维人体的语义模型和主要的关节点运动模型,并建立人体运动语义描述基本数据库。应用图像自动场景标注技术来描述背景图像。通过人体简单动作的语义逻辑运算,得到人的组合动作和相互动作。将人的行为动作组合场景语义,从而准确描述出人在复杂场景的语义行为。最后建立简单的中文语法规则,得到人在场景中行为的自然语言描述。实验结果表明:与传统的二维模型相比,三维模型结合了场景语义并能解决遮挡问题,可以准确表达更为复杂的人类行为。

基于运动捕获文件的人体微多普勒信号仿真

针对传统人体微多普勒信号仿真算法适应模型简单、与人体相似度不高的问题,提出了一种基于运动捕获文件的仿真方法。该方法从运动捕获文件中获得各关节点的位置随时间的变化,根据关节点的相对位置建立由12个椭球体组成的人体三维模型,并根据此模型仿真RCS回波。此方法所建模型与实际人体外形相似度高,可对任意运动模式的人体雷达回波进行仿真。仿真结果验证了所提算法的正确性。

基于Multigen技术的虚拟场景人体建模

虚拟场景中的人体结构建模采用层次建模法,将人体模型看作由段和连接段的节点组成。并利用Multigen工具集中的degree of Freedom技术,构建人体模型,定义人体关节信息。通过对节点的属性赋值,设置关节点的位移和旋转角度等特征,实现虚拟场景中的人体运动仿真,丰富了虚拟场景的真实感和交互性。

航海模拟器中船舶平旋推进器的数学模型

建立一种用于航海模拟器的平旋推进器(Voith Schneider Propeller,VSP)的数学模型。通过操作硬件设备获得VSP桨的等效螺距比以及VSP桨产生的总推力在船体纵向、横向分力的百分数;利用已公开的VSP桨第一象限图谱计算总推力的大小;将分力的百分数乘以总推力即可得到在纵向、横向、首摇上的分力(矩)。将上述得到的VSP桨推力(矩)作为外力叠加到船舶运动方程中,采用四阶龙格——库塔积分得到VSP船舶运动的态势,提供给航海模拟系统的其他模块。实现了航海模拟系统的人——机交互功能,增加系统中船模数据库的多样性。

基于UGNX2的机械设计虚拟样机技术的解决方案

介绍了虚拟样机技术的定义,分析了UGNX针对虚拟样机技术的相关应用模块的功能,提出了基于UGNX的机械设计虚拟样机技术的解决方案,并介绍了基于UGNX的机械设计虚拟样机技术的解决过程及UGNX在整个设计过程中的优势与不足。

渐开线凸轮磨削装置的参数化建模与运动仿真

在渐开线凸轮和档块式展成磨齿机中,渐开线凸轮的面向误差对被磨齿轮的齿形精度有较大影响。在分析双基圆盘渐开线凸轮磨削装置工作原理的基础之上,应用UG/WAVE技术与装配上下文设计,采用自顶而下与自下而上相结合的装配建模方法,建立渐开线凸轮磨削装置的参数化模型,并对其进行了可视化运动仿真。在改进模型的运动仿真中,导出了不规则类圆体在直线导轨上作纯滚动时的运动仿真驱动函数,并进行了仿真验证。

基于数字人机技术的老年肢体残障者轮椅可用性研究

文章运用数字人机技术(ANYBODY软件)将人体模型和轮椅模型相结合进行模拟仿真实验并进行逆向动力学分析,分别改变轮椅大轮与手推轮之间的距离(0.05m、0.07m和0.09m)进行实验,根据实验数据选取人体躯干肌肉最大活跃度和手臂肱二头肌肌肉力两项数据,比较改变距离时两者的变化。结果证明在手与大轮不摩擦的前提下大轮与手推轮之间的距离较小时(0.05m),乘坐人能够更加舒适和省力。