逆运动学与误差补偿的虚拟人运动控制研究

摘要

为了使虚拟人能够真实模拟人体的运动特征,提出了基于逆运动学与误差补偿控制方法.提出了计算旋转欧拉角的方法,同时为了避免对人体关节预测的偏差,采用粒子滤波的自回归方法预测人体关节位置.对关节自由度进行约束,基于位置误差求解肢体在坐标系中的最优姿势值,结合三角函数逆运算计算出大腿角度偏差,完成对大腿姿势跟踪误差的补偿.对虚拟系统进行分析,操作人员通过控制行走方向和速度来构建虚拟人的行走画面,采用髋关节点、膝关节点以及踝关节点分别在世界和局部坐标系中的速度变化曲线和角度变化曲线,获得虚拟人的下肢运动特征,实现对虚拟人走路和跑步过程的识别.实验结果表明,采用逆运动学与误差补偿方法后,生成的行走运动具有较高的补偿精度和稳定性,即使是存在外界干扰的情况下,虚拟人也可以准确地完成运动姿势追踪.