人体运动数学模型

《人体运动数学模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、在标准站姿下，建立人体的3种坐标系:地面坐标系oxyz：与地面固定，坐标原点可根据具体的运动而定，x轴由身后指向身前并与地面平行，y轴由身体右侧指向左侧并与地面平行，z轴由下而上并与地面垂直，xyz遵守右手法则；全局坐标系o1x1y1z1：与下躯干固定，随下躯干的运动而运动，坐标原点位于下躯干的质心处，3个坐标轴的方向与oxyz平行；环节坐标系oixiyizi(i=2,3…,15)：与身体各环节固定，随各环节的运动而运动，坐标原点位于各关节处，zi轴位于环节的轴线上，指向运动链上该环节的子节点，yi

2、轴由身体右侧指向左侧并与zi轴垂直，指向左侧，xi轴由右手法则确定。对于头、手和足,它们的坐标轴方向与运动链上的各自父节点的坐标轴方向一致。其子节点坐标系与父节点坐标系之间的关系可以由旋转矩阵确定：其中：任意子节点坐标系旋转到父节点计算如下：15个节点的名称分别为：腰部(waist)节点(根节点i=1)、胸部(chest)节点(i=2)、头部(head)节点(i=3)、右肩(rightarm)节点(i=4)、右肘(rightelbow)节点(i=5)、右手(righthand)节点(i=6)、左肩(

3、leftarm)节点(i=7)、左肘(leftelbow)节点(i=8)、左手(lefthand)节点(i=9)、右大腿(rightthigh)节点(i=10)、右小腿(rightcalf)节点(i=11)、右脚(rightfoot)节点(i=12)、左大腿(leftthigh)节点(i=13)、左小腿(leftcalf)节点(i=14)、左脚(leftfoot)节点(i=15)。设右手到右肘的长度为lz0605则，右手(righthand)节点到右肘(rightelbow)节点的旋转矩阵为：=设右

4、肘到右肩的长度为lz0504则，右肘(rightelbow)节点到右肩(rightarm)节点的旋转矩阵为：=设右肘到右肩的长度为ly0402和lz0402则，右肩(rightarm)节点到胸部(chest)节点的旋转矩阵为:=设胸部到腰部的长度为lz0201则，胸部(chest)节点到腰部(waist)节点的旋转矩阵为：=设腰部在空间中的坐标为(lx1,ly1,lz1)则，腰部(waist)节点到地面的旋转矩阵为：=设左手到左肘的长度为lz0908则，左手(lefthand)节点到左肘(lefte

5、lbow)节点的旋转矩阵为：=设左肘到左肩的长度为lz0807则，左肘(leftelbow)节点到左肩(leftarm)节点的旋转矩阵为：=设右肘到右肩的长度为ly0702和lz0702则，左肩(leftarm)节点到胸部(chest)节点的旋转矩阵为:=设头部到胸部的长度为lz0302则，头部(head)节点到胸部(chest)节点的旋转矩阵为:=设右脚到右小腿的长度为lz1211则，右脚(rightfoot)节点到右小腿(rightcalf)节点的旋转矩阵为：=设右小腿到右大腿的长度为lz111

6、0则，右小腿(rightcalf)节点到右大腿(rightthigh)节点的旋转矩阵为：=设右大腿到腰部的长度为ly1001和lz1001则，右大腿(rightthigh)节点到腰部(waist)节点的旋转矩阵为:=设左脚到左小腿的长度为lz1514则，左脚(leftfoot)节点到左小腿(leftcalf)节点的旋转矩阵为：=设左小腿到左大腿的长度为lz1413则，左小腿(leftcalf)节点到左大腿(leftthigh)节点的旋转矩阵为：=设左大腿到腰部的长度为ly1301和lz1301则，左

7、大腿(leftthigh)节点到胸部(chest)节点的旋转矩阵为:=右手到地面的旋转矩阵：；右手肘到地面的旋转矩阵：；右肩到地面的旋转矩阵：；左手到地面的旋转矩阵：；左手肘到地面的旋转矩阵：；左肩到地面的旋转矩阵：；右脚到地面的旋转矩阵：；右小腿到地面的旋转矩阵：；右大腿到地面的旋转矩阵：；左脚到地面的旋转矩阵：；左小腿到地面的旋转矩阵：；左大腿到地面的旋转矩阵：；头部到地面的旋转矩阵：；胸部到地面的旋转矩阵：；腰部到地面的旋转矩阵：。