人体运动源于神经、肌肉和骨骼系统之间的协调互动。尽管了解运动神经肌肉和肌肉骨骼功能的潜在机制,但目前还没有对复合神经肌肉骨骼系统中神经机械相互作用的相关实验理解。这是理解人类运动的主要挑战。 为了解决这个问题,MotionMonitor开发了综合多尺度建模平台,包括肌肉、骨骼和神经模型等等。我们使用**的高密度肌电图 (HD-EMG) 与盲源分离相结合,将干扰 HD-EMG 信号识别到由同时控制许多肌肉纤维的脊髓运动神经元放电的尖峰列车集合中。我们开发了由体内运动神经元放电驱动的多尺度肌肉骨骼建模公式,用于计算所得肌肉骨骼力的高保真估计。这将使神经控制的肌肉组织如何与骨骼组织相互作用的分析能力qian所未有,因此将为了解神经肌肉/骨科ji病的病因、诊断和治liao开辟新的途径。
运动生物力学从研究的形式上,可分为理论研究方法和实验研究方法两大类,实验研究方法又分实验室测量法和运动测量法。从研究的领域上,可分为物理学研究方法、生物学研究方法和系统研究方法。从研究材料的来源上可分为原始资料数据的采集整理和资料分析方法。研究运动项目主要以运动学和动力学研究方法为主,生物学的研究方法为辅,综合运用多种实验手段。 美国的理查德·C.尼尔森把运动生物力学的研究方法大致概括为如下五种: (1)研究特定的运动项目或其中的某一环节的生物力学,这种主要对于运动员、尤其是只对某一运动专项感兴趣的教练员非常有用。(2)研究多个运动项目同包含的运动动作(如着地、起跑等动作)的生物力学。好处是建立一种一般性的理论,这个理论是建立在经典力学定律之上,或是建立在共同的神经控制模式之上。 (3)被称为运动生物力学的评定方法,如从能耗观点去评价运动技术的优劣等。 (4)指对某一专项运动所涉及的生理学、运动学、动力学以及专项特点等有关方面进行综合考虑。 (5)讨论在运动中ren体器官的生物力学。 中国的周里将研究的方法分为高速摄影(二维与三维)、录像、测力、肌电、肌力测试系统、同步测试、理论分析和CT、核磁共振其他方法。
未来数年运动生物力学的研究方法发展趋势可归纳为: 1.竞技体育技术测试研究方法的发展趋势,是向着适合于各个运动项目需要的、能现场及时反馈测试分析结果的仪器设备与方法和提供详细测试分析报告的仪器设备与方法两条并行的途径发展。 (1)三维跟踪摄像、摄影测量方法的推广; (2)摄像、摄影精度逐步提高; (3)三维摄像、摄影测量逐步普及; (4)影像测量点识别、采集的自动化; (5)足底压力分布测试三维化; (6)运动技术测试仪器专项化、反馈快速化; (7)数学力学模型和人体运动仿真使用化等;以后主要是对经典力学分析、力学模型研究、运动技术化、人体运动仿真、肌肉力学模型等方面进行重点研究,使研究方法和测量手段进一步向科学化和合理化发展。2.关于模型参数的选择和确定,取决于参数的功能,即区分敏感参数和常规参数,并且使这些参数定量化和具有可比性。关于数据采集,首先是数据采集的标准化,然后是对数据进行力学分析和评价,更重要的是对所采集的数据进行模型模拟,因为模型模拟可以产生有关自变量对应变量影响的系列信息,并建立两类变量之间的数—力关系,从而为技术分析、技术控制和技术化提出预测,为运动损伤、康复手段的选择提供方案。 3.运动器系的力学负荷、负荷分布和负荷能力以及运动器官、组织和系统的材料力学是预防生物力学的基础。重力、支持力、相互作用力、介质阻力以及摩擦力可作为对运动器系的负荷。通常使用但并未充分证明是否可靠的指标有力、加速度、力矩、力梯度以及冲量、角冲量和它们的持续时间。所谓“”值也只是相对*限值。人体机能代偿能力的储备性决定了值是不可计测的。近年来关于运动器械,包括鞋、服装方面的生物力学研究已引起人们的重视,这将是一个很有吸引力且富有商业价值的领域。 4.测量技术、遥测技术和肌肉动力学测量技术(包括离体或在体肌肉动力学测量过程)将成为今后发展的重点,实验方法与理论模型相结合的综合研究日趋增加,主要趋向是遥测无线部分数据发射与数据采集装置的小型化和测量过程及结果分析的快速化。
三维动作捕捉也叫做三维动作追踪、三维运动追踪,是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的技术。它基于计算机图形学原理,通过排布在空间中的数个视频捕捉设备将带有跟踪设备的运动物体的运动状况以图像的形式记录下来,然后使计算机对该图像数据进行处理,得到不同时间计量单位上物体的不同点的空间坐标(x,y,z)。运动捕捉(Motion Capture或Mocap)在电影制作和游戏中,更多指的是匹配移动。当涉及到脸部、手或捕捉细微表情时,常常又被称作表演捕捉。动作捕捉系统主要应用于**、娱乐、体育、医疗领域,还可用于计算机视觉验证和机器人技术。在电影制作和视频游戏开发中,该技术可记录演员的动作,并将数字角色模型制作成2D或3D电脑动画。
机械式
电磁式
使用光学感知来确定对象的实时位置和方向。基于三角测量。光学式设备主要包括感光设备(接收器)、光源(发射器)以及用于信号处理的控制器。感光设备多种多样,例如普通摄像机、光敏二*管等。光源可以是环境光,也可以是结构光。为了防止可见光的干扰,通常采用红外线、激光等作为光源。由于光的传播速度很快,因此光学式设备显著的优点是速度快、具有较高的更新率和较低的延迟,较适合实时性强的场合,在小范围内工作效果好,其缺点是价格昂贵。
惯性式