[发明专利]一种流体环境下的关节动画建模技术

摘要

本发明提供了一种流体环境下基于物理的关节动画建模技术。为了提高关节动画在复杂场力作用下的真实运动效果，减少运算开销，本发明分别对铰链体的驱动、动力学和受力作用进行建模，并形成了一套在流体环境下基于正向动力学的关节动画的计算流程。在数据驱动上，使用一种自主发明的基于计算力矩的控制器，提高了跟踪轨迹的准确性和稳定性。在动力学上，采用拉格朗日动力学进行建模，减少了计算变量的开销，进而提高运算效率。在外力作用上，将流体对铰链体的外力分为法线和切线方向，分别进行求解，以获取更加真实的受力效果。本发明能够有效地实现一种基于物理的具有真实运动效果的关节动画。

主权项

一种流体环境下的关节动画建模技术，其特征在于，该方法包括步骤：步骤1，输入上一时刻计算所得的所有广义位置和广义速度，基于广义坐标系； 步骤2，计算驱动函数，获得期望的广义位置和广义加速度，基于广义坐标系；步骤3，通过计算力矩控制器获取铰链体的广义驱动力，基于广义坐标系；步骤4，根据拉格朗日动力学，计算铰链体的广义加速度，基于广义坐标系；步骤5，使用欧拉法，计算下一时刻每个广义位置和中间广义速度，基于广义坐标系；步骤6，计算流体对铰链体产生的外力，包括压力和摩擦力，并从笛卡尔坐标系变换至广义坐标系；步骤7，计算外力产生的广义加速度，基于广义坐标系；步骤8，使用欧拉法，更新广义速度；步骤9，变换坐标系，将铰链体从广义坐标系变换至笛卡尔坐标系，并计算铰链体在笛卡尔坐标系下的位置和方位角；步骤10，根据铰链体的位置和方位角进行渲染，基于笛卡尔坐标系。