OpenSim 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(官网),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。
OpenSim 4.0
-下载安装
截止到2018年12月,软件最新版本是OpenSim 4.0,下载页面在这里,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。
-界面介绍
我装的是Windows版(OpenSim-4.0-win64.exe),安装好后双击桌面图标打开软件便可看到如下界面。
不用说,右边一大块空白区域就是模型的展示窗口,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。
-导入模型
接下来,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,见下图。
这是一个人体下肢的模型,参照一个身高1.8米、体重75千克的成年人。它共有19块骨骼,92块肌肉(可在左侧Navigator中查看每块骨骼和肌肉)。
-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。
至此,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。