OpenSim教程一OpenSim 入门介绍

2020-11-18

OpenSim教程一——OpenSim 入门介绍

简介

OpenSim 是斯坦福大学开发的用于开发、分析和可视化人体肌肉骨骼系统的免费开源软件。它能应用在很多领域,如行走动力学分析、运动表现研究、手术过程仿真、医疗器械设计等。在OpenSim中,一个肌肉骨骼模型是由各个关节把多块骨骼连接起来,其中肌肉附着在骨骼上,通过肌肉产生的力来带动关节运动。目前OpenSim 被用于全球上百个生物力学实验室的运动研究,并拥有一个活跃的开发者社区来不断完善其功能。

主要内容

  1. OpenSim 4.0 - 下载安装
    截止到2018年12月,软件最新版本是OpenSim 4.0。软件有Windows和Mac两个版本,为方便使用,我将Windows版安装包上传到网盘,大家可以自行下载。

  2. 界面介绍
    安装好后双击桌面图标打开软件便可看到如下界面:
    • 右边一大块空白区域是模型的展示窗口,可以用鼠标调整模型(左键旋转,右键缩放,中键拖拽位移)。
    • 左上角红色框的是菜单栏,导入模型、使用插件、设置偏好等从这里操作。
    • 上方蓝色框的是动作控制栏,可以在这里操控模型的运动。
    • 左边黄色框中有导航窗口Navigator,以层级结构展示模型的特性(如骨骼、关节、肌肉、力等)和坐标窗口Coordinates,设置各关节的转动角度。
    • 左下方绿色框的是上面Navigator中选中内容的详细特性,可以在这里修改一些参数的值。
    • 下方灰色框住的是命令行窗口Scripting shell windows和信息窗口Messages,比较少用到。
  3. 导入模型
    示范如何导入一个人体肌肉骨骼模型,并让它走起来:
    • 点击菜单栏中File->Open Model…,从安装目录中选择Models文件夹,可以看到里面有很多个子文件夹,那些是OpenSim自带的模型。
    • 我们点开其中的Gait2392_Simbody 文件夹,选中gait2392_simbody.osim并点击Open,这样我们就导入了一个模型。
  4. 加载动作
    要想让模型动起来,首先要加载运动文件:
    • 点击菜单栏中File->Load Motion…,选择Gait2392_Simbody文件夹下的Tutorial1子文件夹,选中normal.mot然后点击Load,加载正常步态的运动文件。
    • 此时可以在动作控制栏中看到动作名称,并且导航窗口中多了一个Motions分支。
    • 接着就可以在动作控制栏中拖动滑块让模型“走”起来了,另外还可以选择前向播放、逆向播放、暂停、循环播放等操作,甚至可以一帧帧播放。

总结

通过本教程,我们已经了解了OpenSim 最基本的一些功能。下面就可以好好把玩一下这个软件啦,比如加载其他的模型、查看每块肌肉、拖拽关节转动等。如果想了解更多操作或比较系统地学习这个软件,可以查看官方的Tutorials。

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