一种运动数据处理方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本公开涉及一种运动数据处理方法、装置及存储介质，其中，该方法可以包括：获取可穿戴设备捕捉的运动数据；建立基于多体动力学的人体

【技术实现步骤摘要】
一种运动数据处理方法、装置及存储介质


[0001]本公开涉及数据处理
，尤其涉及一种运动数据处理方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]运动生物力学是借助生物力学的理论，研究人体运动力学规律的一门科学，它融合了体育、运动力学、解剖学等多方面的知识。例如，高山速降滑雪作为一种重力驱动的高速运动，是典型的运动生物力学问题。在提升滑雪技巧的训练中，滑雪者和教练员必须面对力学问题的分析。运动生物力学方法的引入，将帮助我们从力学的角度剖析运动中的规律，为我国运动的腾飞注入新的科技力量。
[0003]相关技术中，对运动进行分析采用的动力学模型过于简化，运动捕捉不够精确，且没有考虑人体
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运动工具的交互效果、运动工具
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外界环境之间的力学作用，进而无法对运动过程中人体运动规律进行准确分析。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开提出了一种运动数据处理方法、装置、电子设备及存储介质。
[0005]根据本公开的一方面，提供了一种运动数据处理方法，所述方法包括：
[0006]获取可穿戴设备捕捉的运动数据，所述可穿戴设备配置有惯性式运动捕捉系统、定位系统及足底压力测量系统；
[0007]建立基于多体动力学的人体
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运动工具交互耦合运动力学模型；所述人体
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运动工具交互耦合运动力学模型包括：人体肌肉骨骼模型、运动工具
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外界环境模型及空气阻力模型；其中，所述人体肌肉骨骼模型与所述运动工具通过运动约束相结合，所述运动工具
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外界环境模型通过接触碰撞建模传导所述外界环境对于所述运动工具施加的力学响应，所述空气阻力模型用于计算空气对于所述人体肌肉骨骼模型的作用力；
[0008]根据所述人体
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运动工具交互耦合运动力学模型对所述运动数据进行处理，得到仿真和/或复现结果；所述仿真和/或复现结果包括运动过程中不同时刻的人体肌肉骨骼受力、外界环境对人体的作用力；
[0009]对所述仿真和/或复现结果进行分析，以定量化评估运动水平、定量化分析技术动作及定量化评价人体
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运动工具交互体验。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述运动工具
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外界环境模型包括：外界环境模型、运动工具模型、及运动工具与外界环境接触模型；其中，所述外界环境包括：地面或空气。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
[0012]在所述运动工具模型的两侧设定多个碰撞接触点；
[0013]构建法向碰撞力子模型，所述法向碰撞力子模型用于计算所述多个碰撞接触点中各碰撞接触点与所述外界环境模型之间的法向力；
[0014]构建摩擦力子模型，所述摩擦力子模型用于计算所述多个碰撞接触点中各碰撞接
触点与所述外界环境模型之间的摩擦力；
[0015]根据所述法向碰撞力子模型及所述摩擦力子模型，构建所述运动工具与外界环境接触模型。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
[0017]将所述人体肌肉骨骼模型划分为多个部位；
[0018]根据所述多个部位中各部位在冠状面内的投影面积，确定所述各部位对应的迎风面积；
[0019]根据所述各部位对应的迎风面积及空气阻力公式，构建所述空气阻力模型。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
[0021]采用变截面梁单元构建所述运动工具的有限元模型；所述运动工具包括：滑雪板、跑鞋或假肢；
[0022]根据所述运动工具的真实形貌，提取所述运动工具的几何参数；
[0023]根据所述几何参数、所述有限元模型中梁单元的数量及所述运动工具弹性模量，构建所述运动工具模型。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述对所述仿真和/或复现结果进行分析，包括：
[0025]根据评价指标，对所述仿真和/或复现结果进行分析：所述评价指标包括定量化评估人体运动效能的动力学指标。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述运动包括滑雪运动；所述评价指标包括：质心运动速度、质心运动轨迹、转弯半径、雪板扫雪面积、雪板夹角、过渡阶段占比、滑雪者前后平衡能力、滑雪者内侧与外侧的平衡能力、滑雪者过渡阶段技术的一个或多个。
[0027]在一种可能的实现方式中，所述运动数据包括：关节角度、质心运动轨迹、足底力分布数据中的一个或多个。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述仿真和/或复现结果还包括：关节角度、足底力、关节力矩或肌肉激活度中的一个或多个。
[0029]根据本公开的另一方面，提供了一种运动数据处理装置，包括：
[0030]获取模块，用于获取可穿戴设备捕捉的运动数据，所述可穿戴设备配置有惯性式运动捕捉系统、定位系统及足底压力测量系统；
[0031]建模模块，用于建立基于多体动力学的人体
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运动工具交互耦合运动力学模型；所述人体
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运动工具交互耦合运动力学模型包括：人体肌肉骨骼模型、运动工具
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外界环境模型及空气阻力模型；其中，所述人体肌肉骨骼模型与所述运动工具通过运动约束相结合，所述运动工具
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外界环境模型通过接触碰撞建模传导所述外界环境对于所述运动工具施加的力学响应，所述空气阻力模型用于计算空气对于所述人体肌肉骨骼模型的作用力；
[0032]处理模块，用于根据所述人体
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运动工具交互耦合运动力学模型对所述运动数据进行处理，得到仿真和/或复现结果；所述仿真和/或复现结果包括运动过程中不同时刻的人体肌肉骨骼受力、外界环境对人体的作用力；
[0033]分析模块，用于对所述仿真和/或复现结果进行分析，以定量化评估运动水平、定量化分析技术动作及定量化评价人体
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运动工具交互体验。
[0034]在一种可能的实现方式中，所述运动工具
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外界环境模型包括：外界环境模型、运动工具模型、及运动工具与外界环境接触模型；其中，所述外界环境包括：地面或空气。
[0035]在一种可能的实现方式中，所述建模模块还用于：在所述运动工具模型的两侧设定多个碰撞接触点；构建法向碰撞力子模型，所述法向碰撞力子模型用于计算所述多个碰撞接触点中各碰撞接触点与所述外界环境模型之间的法向力；构建摩擦力子模型，所述摩擦力子模型用于计算所述多个碰撞接触点中各碰撞接触点与所述外界环境模型之间的摩擦力；根据所述法向碰撞力子模型及所述摩擦力子模型，构建所述运动工具与外界环境接触模型。
[0036]在一种可能的实现方式中，所述建模模块还用于：将所述人体肌肉骨骼模型划分为多个部位；根据所述多个部位中各部位在冠状面内的投影面积，确定所述各部位对应的迎风面积；根据所述各部位对应的迎风面积及空气阻力公式，构建所述空气阻力模型。
[0037]在一种可能的实现方式中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运动数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：获取可穿戴设备捕捉的运动数据，所述可穿戴设备配置有惯性式运动捕捉系统、定位系统及足底压力测量系统；建立基于多体动力学的人体
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运动工具交互耦合运动力学模型；所述人体
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运动工具交互耦合运动力学模型包括：人体肌肉骨骼模型、运动工具
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外界环境模型及空气阻力模型；其中，所述人体肌肉骨骼模型与所述运动工具通过运动约束相结合，所述运动工具
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外界环境模型通过接触碰撞建模传导所述外界环境对于所述运动工具施加的力学响应，所述空气阻力模型用于计算空气对于所述人体肌肉骨骼模型的作用力；根据所述人体
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运动工具交互耦合运动力学模型对所述运动数据进行处理，得到仿真和/或复现结果；所述仿真和/或复现结果包括运动过程中不同时刻的人体肌肉骨骼受力、外界环境对人体的作用力；对所述仿真和/或复现结果进行分析，以定量化评估运动水平、定量化分析技术动作及定量化评价人体
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运动工具交互体验。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动工具
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外界环境模型包括：外界环境模型、运动工具模型、及运动工具与外界环境接触模型；其中，所述外界环境包括：地面或空气。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述运动工具模型的两侧设定多个碰撞接触点；构建法向碰撞力子模型，所述法向碰撞力子模型用于计算所述多个碰撞接触点中各碰撞接触点与所述外界环境模型之间的法向力；构建摩擦力子模型，所述摩擦力子模型用于计算所述多个碰撞接触点中各碰撞接触点与所述外界环境模型之间的摩擦力；根据所述法向碰撞力子模型及所述摩擦力子模型，构建所述运动工具与外界环境接触模型。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述人体肌肉骨骼模型划分为多个部位；根据所述多个部位中各部位在冠状面内的投影面积，确定所述各部位对应的迎风面积；根据所述各部位对应的迎风面积及空气阻力公式，构建所述空气阻力模型。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：采用变截面梁单元构建所述运动工具的有限元模型；所述运动工具包括：滑雪板、跑鞋或假肢；根据所述运动工具的真实形貌，提取所述运动工具的几何参数；根据所述几何参数、所述有限元模型中梁单元的数量及所述运动工具弹性模量，构建所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高南，杨春，任革学，靳惠通，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：