[發明專利]基于逆向運動學模擬關節的運動軌跡的方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 202211201603.9
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115761070A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 張旭;董偉;何志強;羅昌銘;趙振杉
• 申請（專利權）人: 北京優锘科技有限公司
• 主分類號: G06T13/40
• 分類號: G06T13/40;G06T15/00
• 代理公司: 北京安度修典專利代理有限公司 11424
• 代理人: 楊方成;馬歡萍

本發明屬于模擬技術領域，具體涉及一種基于逆向運動學模擬關節的運動軌跡的方法、裝置及系統，通過獲取創建端點、附著點、關節點、目標點以及連接桿的指令；根據指令創建端點、附著點、關節點、目標點以及連接桿；基于逆向運動學算法，計算得到關節點的運動軌跡，以及計算得到關節點的移動距離；將關節點的移動距離與預設標準移動距離范圍進行比較，若關節點的移動距離在預設標準移動距離范圍內，則將端點、附著點、關節點、目標點以及連接桿的模擬運動軌跡渲染結果輸出到顯存中，并通過顯示器展示。本發明由于實現步驟簡單，邏輯清晰，所以耗費資源較低，對模擬的關節點的運行條件和運行邏輯有高度的可自定義性以及拓展性。

技術領域

本發明屬于模擬技術領域，具體涉及一種基于逆向運動學模擬關節的運動軌跡的方法、裝置及系統。

背景技術

眾所周知，人類或動物的肢體會受到神經、肌肉、韌帶與骨骼的控制，完全模擬肢體運動并不容易，由此發展出了骨骼動畫和物理模擬兩個分支。

其中，骨骼動畫指的是計算機動畫中將動畫模型分為骨骼和蒙皮兩部分來模擬角色運動，物理模擬指的是使用剛體物理模擬來更新骨骼變換矩陣來模擬角色運動。

在三維(英文全稱：3Dimensions，英文簡稱：3D)模型的肢體運動模擬中，現有技術中一般采用完全使用物理模擬的方式或完全使用骨骼動畫的方式，現有方案實現較為復雜、拓展性較差。無法快速搭建較為簡單的實現可自定義的模擬關節的運動軌跡。

基于以上，如何提供不依賴模型，模擬關節的運動軌跡是亟待解決的問題。

發明內容

為了解決現有技術模擬關節的運動軌跡都需要使用模型的問題，本發明實施例提供以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種基于逆向運動學模擬關節的運動軌跡的方法，包括：

步驟S11、獲取創建端點、附著點、關節點、目標點以及連接桿的指令；

步驟S12、根據所述指令創建端點、附著點、關節點、目標點以及連接桿；

步驟S13、將所述端點移動至目標點，基于逆向運動學算法，計算所述關節點的運動軌跡，并得到所述端點到附著點的正向位置；

步驟S14、將所述附著點移動至初始位置，基于逆向運動學算法，計算所述關節點的運動軌跡，并得到所述附著點到所述端點的逆向位置；

步驟S15、根據所述端點到附著點的正向位置以及所述附著點到所述端點的逆向位置，計算得到所述關節點的移動距離；

步驟S16、將所述關節點的移動距離與預設標準移動距離范圍進行比較，得到比較結果；

步驟S17、若所述比較結果為所述關節點的移動距離在所述預設標準移動距離范圍內，則將所述端點、附著點、關節點、目標點以及連接桿的模擬運動軌跡渲染結果輸出到顯存中，并通過顯示器展示。

進一步地，還包括：若所述關節點的移動距離在所述預設標準移動距離范圍外，則重復步驟S11至步驟S16，直至所述關節點移動距離在所述預設標準移動距離范圍內。

進一步地，還包括，

獲取預設最大重復步驟S13至步驟S16次數；

若實際重復步驟S13至步驟S16次數的次數大于所述最大重復步驟S13至步驟S16次數，則將所述端點、附著點、關節點、目標點以及連接桿的模擬運動軌跡渲染結果輸出到顯存中，并通過顯示器展示。

進一步第，所述關節點的數量，通過在unity或者unravel引擎中設置。

進一步地，所述步驟S12包括，分別用unity中的Visualizer.DrawLine和Visualizer.DrawSphere函數創建所述創建端點、附著點、關節點、目標點以及連接桿。