OpenSim教程四——在人体肌骨模型中添加三维模型
本文目标
OpenSim自带的人体模型只有骨骼、肌肉和关节，如果需要研究人体与其他物体的相互作用（比如说人提起一个重物时胳膊各肌肉的受力分析），就需要在原模型中添加实体模型（该模型需在三维CAD软件中建好）。本文就以人提水桶为例，介绍如何在一个上肢模型中添加一个水桶。
步骤
1、导入人体模型。打开OpenSim 4.0，在File->Open Models…中选择Models\Arm26\arm26.osim，导入人体上肢肌骨模型，如下图。
2、用xml编辑器（如Notepad++）打开arm26.osim（该文件一般在我的文档\OpenSim\4.0\Models\Arm26下），浏览该文件，可以发现主要包含BodySet, ConstraintSet, ForceSet, MarkerSet, ContactGeometrySet, ControllerSet, ProbeSet, 和ComponentSet这八块内容，如下图。
在BodySet模块中，可以发现在objects标签下有ground, r_humerus和 r_ulna_radius_hand三个Body条目，表示组成现有模型的三块部分（上半身、大臂、小臂）。
将文件复制、重命名为arm26_with_bucket.osim，在新的文件中进行编辑，以免破坏原文件。
添加一个新的Body条目，命名为bucket，如下图
3、在bucket标签中添加水桶质量、质心、转动惯量等属性(mass, mass_center, inertia_xx, inertia_yy, inertia_zz, interia_xy, inertia_xz, inertia_yz)，如下图
4、添加连接信息。在bucket里面添加Joint标签，定义PinJoint，其中location_in_parent 和 orientation_in_parent定义了连接点在母体上的位置，location 和 orientation定义了连接点在子体上的位置，具体看下图
5、定义广义坐标。在PinPoint标签里添加Coordinate标签，设置关节类型、默认值、默认速度、运动范围等属性，如下图
6、设置几何属性。在Joint标签下面添加VisibleObject标签，里面包括定义模型几何参数的GeometrySet，其中水桶的模型文件bucket.vtp（也可以是其他格式的文件）放在geometry_file标签下，如图所示
7、保存文件，在GUI中打开arm26_with_bucket.osim，即可看到添加了水桶的人体模型。
总结
至此，我们演示了如何将一个现有的三维CAD实体模型嵌入到OpenSim的人体肌骨模型中，这在一些人机工程学的研究中十分有用。事实上，除了对.osim文件进行编辑，我们还可以直接在OpenSim软件GUI中直接对物体的参数进行设置。