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数字化人体模型有时也称为虚拟人体,是虚拟现实技术发展的一个重要方面,狭义来讲,它是由计算机生成的图像化显示的具有图象特征或真人特征的,能代替人在虚拟世界里完成特定任务的人体模型;而完整意义上的数字化人体是指将人体结构、行为以及部分生理功能数字化,它可以表现真实人体的几何、物理甚至生理等属性,并能够模仿真人做出一定的反应。数字化人体模型可在许多方面取代真人,用于模拟探索某些特殊的不适于人类活动的环境。
本课题受自然科学基金项目《虚拟重力驱动的协行动力机器腿建模方法与步态周期分岔研究》(50775072)资助,为了研究骨骼服和人体协同控制算法,需要分析人体的行走步态和协行动力机器腿的步态周期研究。
建立了一个虚拟环境下的算法研究被控对象,即HL-1(华理1号)数字人体模型。对数字人的步态进行了详细的规划,并在ADAMS和MATLAB联合仿真环境下进行了仿真研究。
仿真结果表明,本文所提出的步态规划思想是可行的,应用优化后的三次样条函数拟合步态,对提高数字人行走稳定性有效。
通过对HL-1数字人和骨骼服协同控制进行的力反馈试验研究表明,HL-1数字人的建立,对人机结合的控制算法研究具有重要意义。