[发明专利]一种基于足弓活体骨惯量主轴的足弓杆系结构构建方法

权利要求书

1.一种基于足弓活体骨惯量主轴的足弓杆系结构构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取足弓活体骨的三维模型；

S2：将得到的足弓活体骨的三维模型分割成多个体积微元的集合，然后根据每个体积微元在图像中的坐标和密度得到足弓活体骨三维模型的质心；

S3：分别建立坐标原点在足弓活体骨质心上的第一三维直角坐标系；

S4：将足弓活体骨依次沿第一三维直角坐标系的x、y、z轴转动，依次得到相应的惯量矩；

S41：将足弓活体骨沿第一三维直角坐标系中的x轴转动α，得到足弓活体骨各体积微元相对于x轴的第一惯量矩；

S42：将足弓活体骨沿第一三维直角坐标系中的y轴转动β，得到足弓活体骨各体积微元相对于y轴的第二惯量矩；

S43：将足弓活体骨沿第一三维直角坐标系中的z轴转动γ，得到足弓活体骨各体积微元相对于z轴的第三惯量矩；

S5：根据得到的第一惯量矩、第二惯量矩和第三惯量矩得到足弓活体骨各体积微元的惯量积；

S6：重复步骤S4-S5，当得到的足弓活体骨各体积微元惯量积为零时，以惯量积为零时的足弓活体骨的主轴作为惯量主轴；

S7：根据得到的足弓活体骨的质心和惯量主轴，建立第二三维直角坐标系；

S8：在所述活体骨相对所述三维直角坐标系中分别取得6个标示点，标记6个坐标点分别为(x_max,0,0),(x_min,0,0),(y_max,0,0),(y_min,0,0),(z_max,0,0),(z_min,0,0)；

S9：分别将6个坐标点沿第二三维直角坐标系的z、y、x转动-γ、-β、-α；

S10：以杆件形式连接(x_max,0,0)与(x_min,0,0)，以杆件形式连接(y_max,0,0)与(y_min,0,0)，以杆件形式连接(z_max,0,0)与(z_min,0,0)，得到基于惯量主轴的足弓活体骨杆件结构；

S11：连接足弓活体骨的杆件结构，构成足弓活体骨杆系结构。

2.根据权利要求1所述的基于足弓活体骨惯量主轴的足弓杆系结构构建方法，其特征在于，所述S11后，还包括步骤：

S12：设定上述足弓活体骨杆系结构中各杆件结构之间的连接关系，包括球铰或柱铰连接。

3.根据权利要求2所述的基于足弓活体骨惯量主轴的足弓杆系结构构建方法，其特征在于，所述S12后，还包括步骤：

S13：赋值上述足弓活体骨杆系结构中各杆件材料的弹性模量，包括杨式弹性模量。

4.根据权利要求3所述的基于足弓活体骨惯量主轴的足弓杆系结构构建方法，其特征在于，所述S13后，还包括步骤：

S14：根据人体运动分析的需要，对足弓活体骨杆系结构进行静力学、动力学分析，并根据结构受力和传力的规律，为优化足部穿戴物的形态与结构提供定量参数。

5.根据权利要求1所述的基于足弓活体骨惯量主轴的足弓杆系结构构建方法，其特征在于，所述S1具体为：

根据足弓活体骨的断层图像，对所述足弓活体骨进行三维重建，获取足弓活体骨的三维模型。

6.根据权利要求1所述的基于足弓活体骨惯量主轴的足弓杆系结构构建方法，其特征在于，所述S1具体为：

根据足弓活体骨的断层图像，对所述足弓活体骨进行三维重建，获取足弓活体骨的三维模型；所述足弓活体骨包括7块跗骨和5块跖骨。