1.引言
在虚拟仿真环境中，虚拟人的动作生成和对虚拟人实施交互式控制是当前的一个研究热点和难点。在驱动和控制虚拟人的过程中会出现三个问题：首先必须提供一个驱动虚拟人做出不同运动的动作片段集合；然后在不同动作之间如何做到平滑、自然的拼接和转换，生成逼真可信的动作序列；最后用户和虚拟人之间以什么样的接口来交互也是非常重要的。
当前，体育运动领域的专家学者主要应用基于光学原理的Vicon、Motion等红外捕捉系统、高速摄像、平面摄影等设备记录人体的运动过程，并结合Visual 3D、SIMI等图像分析软件分析人体运动过程中各环节和关节的运动特征。但是，传统图像解析方法在分析人体动作特征时存在以下两个方面的缺陷：
（1）很多重要信息，包括肌肉产生的力，在实验室较难测得；
（2）单独的实验室数据很难与复杂的人体动态系统建立合理的因果关系。
为此，根据不同的人体动作，建立相应的刚体动力学模型，通过对应的数学方程求解的计算机仿真研究应运而生。现今，国内用于人体动作仿真的计算机软件主要有LifeMOD、AnyBody和ANSYS有限元软件。
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。
2.国内外相关研究
1）国外研究进展
人机工程学在国外已经有70多年的发展历史了。随着计算机技术和数字技术的发展，人们对人机工程的研究从简单的应用发展到高性能的评价与仿真范畴。
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