[发明专利]一种骑行运动中人体参数与电动车参数约束方法

说明书

本发明提出了一种骑行运动中人体参数与电动车参数约束方法，根据人体结构特征及人体各部位平均比例关系，重建三维人体模型，并对重建的三维人体模型进行语义参数定义；然后对电动车模型进行刚体划分以及语义参数定义，并对电动车进行受力分析建立电动车动力学方程；最后建立电动车参数和人体参数的约束关系，通过获取骑行运动过程中的电动车参数，计算人体参数；本发明通过人体模型以及电动车模型的参数化定义，建立电动车参数与人体参数间的约束关系，实现骑行过程中人体模型与电动车模型的动态合一，对规范骑车姿势，提高骑行效率，避免骑行过程中由于姿势不当，造成关节损伤关节酸痛等具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种骑行运动中人体参数与电动车参数约束方法，属于计算机辅助设计领域。

背景技术

近年来，随着科学技术的飞速发展和学科的相互交叉，极大地促进了运动仿真技术的发展和进步。运动仿真技术是一种建立在机械运动学，动力学理论和计算机实用技术基础上的新技术，设计建模，运动控制，机构学，运动学和动力学等方面的内容，主要是利用计算机来模拟机械运动在真实环境下的运动和动力特性。随着人民生活水平的不断提高，环保意识的加强，自行车已经作为大众的交通工具，而车架采用天然材料竹子制作而成的电动车不仅具有普通自行车的特性还具有电动车的特性，更具有轻便，环保，新颖等特点。然而电动车骑行过程中，骑行的姿势千奇百怪，往往容易出现由于骑行姿势不当，造成腿与臀部酸痛等现象，严重者出现关节损伤等状况。

每个人在身高，身体部位比例等方面存在显著差异，骑车规范姿态也因人而异，通过计算机辅助指导用户规范骑行，就需要对人体模型以及电动车模型进行参数化定义，以及利用运动仿真技术进行模拟。本发明提出将人体模型参数化，以及对电动车模型进行参数化定义，建立人体模型参数与电动车模型参数间约束关系，实现人车运动仿真。本发明以改善用户骑车姿势、避免身体上的疼痛与关节损伤为目的，对提高骑行质量和效率，改善用户骑行体验有着重要的意义。

发明内容

本发明提出一种骑行运动中人体参数与电动车参数约束方法，为规范骑行姿势提供一定的理论基础，对提高骑行质量，健康化骑车过程以及改善骑车体验具有重要意义。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种骑行运动中人体参数与电动车参数约束方法，包括如下步骤：

S1.根据人体结构特征及人体各部位平均比例关系，重建三维人体模型，并对重建的三维人体模型进行语义参数定义；

S2.电动车模型进行刚体划分以及语义参数定义，并对电动车进行受力分析建立电动车动力学方程；

S3.建立电动车参数和人体参数的约束关系，通过获取骑行运动过程中的电动车参数，计算人体参数。

优选地，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S1A:根据人体结构特征以及人体各部位的平均比例关系，结合骑行过程中人体各部位的参与情况，在不丢失人体结构特征的情况下，将未参与骑行的人体部位进行整合，在3dmax中重建出一个三维人体模型；

S1B:根据在骑行过程中人体关节的参与情况，对重建出的三维人体模型的关节进行语义参数定义以及人体关节层级关系的设置。

优选地，所述步骤S1B中，所述人体关节层级关系的设置是指对各个关节设置相应的父子关系，包括上躯干层级关节和下躯干层级关节，其中，所述上躯干层级关节由高到低依次为：肩关节、肘关节和腕关节，所述下躯干层级关节由高到低依次为：髋关节、膝关节和踝关节。

优选地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S2A:对电动车模型进行刚体划分，所述刚体包括动态刚体和静态刚体，所述动态刚体包括曲柄、前轮、后轮、右脚蹬，左脚蹬、把立、把横、前叉、座管和坐垫，所述静态刚体包括上管、下管、立管、前管、后上叉和后下叉。