肩部复合结构肌肉骨骼模拟的构建及其通过模型预测控制的验证

人类在运动和格斗术中以惊人方式利用身体，人体运动分析是机器人体结构和控制设计的最有效工具之一。然而，运动分析并不容易进行，由于众多肌肉和软组织（主要是肌腱）的影响，难以详细测量复杂身体运动。为此，已开发出各种肌肉骨骼模拟器并应用于运动分析和机器人。然而，现有模拟器均未模拟肌腱，仅关注肌肉，且不专注于包括锁骨和肩胛在内的肩部复合结构，这是身体中最复杂的部位之一。因此，本研究构建了一个包含肌腱的肩部复合结构详细模拟模型。该模型不仅模仿骨骼结构和肌肉布局，还能模拟肌腱布局及最大肌力。通过构建的模型预测控制，我们确认肌腱在首次运动中对关节稳定具有贡献，适当分配最大肌力有助于均衡各肌肉的负荷，证明了该模拟的有效性。