基于生物力学的虚拟人运动控制及行走仿真

摘要：

为使虚拟人运动控制产生的运动行为更加接近真实人体运动, 构建了一个基于生物力学的虚拟人运动控制系统. 该控制系统主要包含3层: 高层策略控制层, 用于监控环境变化和虚拟人自身状态, 并依据给定的控制策略向中间层送出控制信号; 中间脊椎反射层, 可接收来自高层的控制信号和感知到的虚拟人自身状态及环境信息, 并映射为肌肉的激励信号; 底层肌肉驱动层, 通过引入肌腱模型来产生与真实人体肌肉力特性相同的驱动力. 为了提高仿真行走运动的逼真性, 在控制参数优化过程中引入步态相似度作为评价标准. 在Matlab中的Simulink环境下进行虚拟人行走运动仿真实验的结果表明, 文中系统能够自主控制虚拟人平稳行走且运动有很好的逼真性; 仿真结果表明, 该系统可行性强, 且在优化过程中加入步态相似度评价标准获得的控制参数能够产生更为逼真的虚拟人行走运动.

关键词：生物力学、虚拟人运动控制、脊椎反射、步态相似度

所属期刊栏目：30

分类号：TP391.41(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然基金青年科学基金61300101;中央高校基本科研业务费专项2242017K40114;国家科技重大专项2014ZX07405002C;江苏省重点研发计划BE2017035

在线出版日期：2018-06-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1110-1117