OpenSim教程六——Matlab接口

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OpenSim教程六——Matlab接口

OpenSim的Matlab接口

OpenSim是进行人体肌骨模型仿真的免费软件，虽然它是开源的，但非计算机专业的人一般只会用官方提供的GUI。这个GUI是用JAVA写的，实现对自定义肌骨模型及其运动效果的可视化，功能比较有限。如果想自己实现一些对肌骨模型的控制，或者是想做物理实体与肌骨模型相互作用的联合仿真，则建议在Matlab中调用OpenSim的API，毕竟Matlab/Simulink有强大的数据处理和控制系统建模的能力。
本文参照官网教程，演示如何在Windows的Matlab中设置OpenSim接口。本人的软件版本信息：Windows10（64位），Matlab 2018b（64位）, OpenSim 4.0，其他版本应该也可以。需要注意的是，在matlab中调用OpenSim API需要先源码安装OpenSim。

设置Matlab环境

假设已安装OpenSim和Matlab。

1. 将目录OPENSIM_INSTALL_DIR/bin（如C:/OpenSim 4.0/bin）添加到系统环境变量Path中，并确保它置于所有OpenSim安装之首；
   
2. 打开Matlab，更改目录到OpenSim安装文件夹下放Matlab脚本的子文件夹，默认是C:/Users//Documents/OpenSim/4.0/Code/Matlab；
   
3. 运行该文件夹下的脚本 configureOpenSim.m，在弹出的对话框中选择OpenSim的安装目录，一般是C:/OpenSim 4.0。完成后，会弹出成功对话框；
   
4. 重启Matlab，在命令行窗口打下面指令；

>>> org.opensim.modeling.opensimCommon.GetVersion();

若出现OpenSim版本号则说明设置成功。

使用OpenSim库函数

在设置好Matlab环境后，需要载入OpenSim的库才能调用相关的函数，即每次在Matlab使用OpenSim API 前都要输入指令

>>> import org.opensim.modeling.*  % Import OpenSim Libraries

若查看OpenSim某个类有哪些方法，可以输入以下指令

>>> methods Body
>>> methodsview Body

后一种方式可以返回一个详细的窗口列表

一个Matlab例程

将Matlab目录转到当前文件夹的Hopper_Device子文件下，这里有一个官方给出的单肌肉驱动弹跳的仿真代码，挺有参考价值的，具体可以打开README.txt看下。
如运行RunHopper.m会弹出OpenSim的仿真窗口（OpenGL绘制的），随便按键盘一个键就开始仿真，按Esc退出。

如运行InteractiveHopper.m会出现一个交互界面，可以选择带/不带助力装置、设置不同的肌肉模型、设置助力策略、画出对应的肌肉活性度和弹跳高度。