Сиволобов С.В. Математическое моделирование походки человека на основе пятизвенной модели антропоморфного механизма с использованием методов оптимизации

Рейтинг:   / 0

Подробности

Просмотров: 202

DOI:  https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2024.1.5

Сергей Владимирович Сиволобов
Доцент кафедры информационных систем и компьютерного моделирования,
Волгоградский государственный университет

Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. ,
https://orcid.org/0000-0003-1614-0393
просп. Университетский, 100, 400062 г. Волгоград, Российская Федерация

Аннотация. Рассматривается задача моделирования походки человека. Для описания движений шагающего человека используется плоская антропоморфная модель, с пятью весомыми звеньями, описывающими ноги и корпус человека. Влияние движения рук не учитывается. Управление носит импульсный характер и на интервале между началом и концом шага механизм движется по баллистической траектории. Модель описывает одноопорное движение, при котором конец опорной ноги связан с поверхностью. Состояние модели характеризуется пятью обобщенными координатами, определяющими углы отклонения от вертикали в суставах. Для моделирования реальной походки, при определении вектора начальных угловых скоростей предлагается минимизировать невязку, гарантирующую прохождение механизма через все точки заданной траектории. Антропоморфный механизм характеризуется также массово-инерционными характеристиками, точные значения которых для моделирования человека неизвестны. Для повышения точности моделирования предлагается вычислять значения этих величин путем минимизации. Для подбора оптимальных значений использовались методы безусловной оптимизации и минимизации с ограничениями. При минимизации с ограничениями удалось получить движения, наиболее приближенные к реальным. Среднее отклонение от реальных углов составило 7, 25^∘ . При использовании безусловной оптимизации моделируемые движения получаются ближе к реальным (средняя ошибка составляет 3, 3 ^∘ ).

Ключевые слова: моделирование походки, моделирование движений человека, антропоморфный механизм, модель одноопорного движения, оптимизация.

Произведение «Математическое моделирование походки человека на основе пятизвенной модели антропоморфного механизма с использованием методов оптимизации», созданное авторами по имени Сиволобов С.В.  публикуется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Цитата: Математическая физика и компьютерное моделирование. Том 27 № 1 2024, с. 62-85

Вложения:

Sivolobov.pdf URL: https://mp.jvolsu.com/index.php/ru/component/attachments/download/1174

14 Скачивания