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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种基于OpenSim与黑箱优化技术的步态地面反力预测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118216904B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410318142.6，技术领域涉及：A61B5/11；该发明授权一种基于OpenSim与黑箱优化技术的步态地面反力预测方法是由霍波;高先智;刘广彦;孙青;蒋量;陈雪;王子鑫设计研发完成，并于2024-03-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于OpenSim与黑箱优化技术的步态地面反力预测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于OpenSim与黑箱优化技术的步态地面反力预测方法，属于人体肌骨动力学模拟技术领域。本发明包括如下内容：1.使用动捕系统获取步态过程中的运动学数据；2.对通用骨骼肌肉模型进行缩放3.对缩放后的模型进行逆运动学分析；4.基于足部形态学计算足底压力中心；5.基于运动学数据计算合外力；6.基于足部运动学数据区分双足支撑期与单足支撑期；7.基于运动学数据计算合外力；8.基于黑箱优化方法计算地面反力分布。相较于现有技术，本发明仅需借助运动学数据即可获取行走过程中的双足地面反力分布。

本发明授权一种基于OpenSim与黑箱优化技术的步态地面反力预测方法在权利要求书中公布了：1.一种基于OpenSim与黑箱优化技术的步态地面反力预测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、使用动作捕捉系统获取受试者步态过程中的运动学数据； S2、在OpenSim软件中选取一个包含全身关节的通用全身人体肌肉骨骼模型；并基于受试者的身体尺寸和体重，对S1中所构建的通用模型进行缩放，使之具备与受试者近似的身高与质量分布； S3、对S2中所得的缩放后的模型进行逆运动学分析，获取受试者的身体各部分的转动及平动数据； S4、基于S3中缩放模型与逆运动学的结果，在不加入地面反力文件的情况下，运行逆运动学，读取残余力值并将其叠加至地面反力文件中； S5、重复步骤S4，直至残余力值小于给定的阈值，至此获得步态过程中的双足地面反力的合力； S6、基于经验公式和足部运动学数据对足底压力中心进行计算，具体包括如下内容： S6.1、基于脚跟、第一跖骨头以及大脚趾的位置确定垂直方向的足底压力中心坐标； S6.2、基于下列经验公式确定前后方向的足底压力中心坐标： 式中，yA、yB、yC、yD分别表示接触点A、B、C、D的位置，xD表示足底压力中心的位置，表示脚部倾斜角度值； 建立后脚跟的前后方向坐标、第一跖骨前后方向坐标以及大脚趾前后方向坐标之间的函数关系； S7、基于足部运动学数据，区分双足支撑期和单足支撑期； S8、基于S7中所得的区分结果，若当前时刻属于单足支撑期，则直接利用S5中所计算的合力直接施加到触地脚上，具体指以S5中所得的双足地面反力的合力为约束，利用黑箱优化方法运行逆动力学最小化目标函数以获取双足地面反力；若当前时刻属于双足支撑期，则运行黑箱优化方法对双足地面反力进行计算； S9、返回S8，继续计算下一时刻的地面反力值，直至完成所有时刻地面反力的计算。

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