单腿支撑及跑步模式下全关节驱动力矩仿真

传统方法构建的人体动力学仿真模型只能求解整体受力和发力参数,对各个关节驱动作用力矩的求解模型未提及。提出一种基于7连杆模型结构的人体下肢动力学分析模型,引入机械系统动力学分析用的ADAMS软件到人体动力学分析中,求解各种运动模式下人体下肢左右腿各关节驱动作用力矩。对人体运动Lagrange动力学方程式进行优化求解,得出详实的理论分析值和仿真数据,并进行对比分析。仿真实验表明,构建的单腿支撑和跑步运动模型下的人体下肢动力学分析模型,能有效准确地仿真计算出人体下肢全部关节的驱动力矩,仿真结果为分析人体最佳发力模式,指导和优化体育训练具有很好的理论参考价值。     

跑步机不同坡度下人体颈部动力学响应建模分析

跑步机的不同坡度会直接造成使用者颈部压力,但是采用传统方法进行人体颈部动力学响应建模,对各个力学参数解析的准确性较低,参数辨识性能不好,提出基于力学驱动传感探测技术的跑步机不同坡度人体颈部动力学响应建模方法。采用力学驱动传感探测技术进行力学参数采集,构建跑步机不同坡度人体颈部的运动学模型;结合不同坡度下跑步机人体的动力学模型进行驱动应力学分析,建立不同载荷和不同坡度下的人体颈部动力学响应模型;根据跑步机不同坡度人体颈部力学参数辨识结果进行柔性空间的动力学响应建模;通过跑步机不同坡度人体的关节力矩和触觉传感信息进行参数融合,实现人体颈部动力学响应建模优化。仿真结果表明,采用该方法进行人体颈部动力学响应建模对各个力学参数解析的准确性较高,参数辨识性能较好,可以根据不同坡度进行跑步机的自适应调节,提高了人机交互能力。     

运动链位姿变换坐标系肢体关节旋转助力模型

在对人体运动的分析中,关节旋转是人体运动的关键组成部分,研究肢体关节旋转助力模型提高对运动关节扩展解析能力,提高运动辅助训练水平,传统方法采用基于随机采样运动规划方法,存在对肢体关节的路标点移动路径规划不准确等问题。通过求解运动模式下的肢体全部关节的驱动作用力矩,提出一种运动链位姿变换坐标系下的肢体关节旋转助力模型建立方法。构建一种分层子维空间运动规划概念模型,保持下肢的左右脚和左右腿关节不动,设由腰部和左右手臂构成的运动链位姿变换坐标系,进行运动链位姿变换运动学设计,在运动链位姿变换坐标系下实现对肢体关节旋转助力模型改进设计。仿真结果表明,采用该模型,能有效准确地仿真计算出关节的驱动力矩,对关节力矩控制识别准确率较高,控制精度较高,对肢体受力力矩的计算和跟踪性能较好,有效指导体育训练。     

分层子维空间运动规划的人体上肢运动链建模

人体上肢运动链模型的准确构建和仿真设计是进行虚拟人体运动和控制的关键技术,是实现虚拟人体运动控制和模式识别的理论前提。传统方法采用几何法、解析法等模拟人体上肢运动链模型,无法有效实现人体上肢运动链的高自由度控制模拟,产生后期搜索迟钝效应。提出一种基于分层子维空间运动规划的人体上肢运动链六自由度模型构建方法,构建人体上肢运动的各关节单元,得到上肢结构及运动学模型D-H表示方法,设计上肢运动链位姿变换,基于分层子维空间运动规划方案,得到人体上肢运动链动力学模型方程,采用六自由度全关节分析方法分析上肢运动链各关节单元,实验得出该模型构建能更好模拟人体上肢运动链模型,控制误差较传统方法减小,能有效实现人体上肢运动链的高自由度控制模拟。     

基于RFID概率泛函的人体运动受力行为分解

对人体体育运动训练过程中的受力行为进行分解建模,可以定量分析人体受力特征,为实现多传感器信息融合的运动受力行为识别奠定基础。传统方法中采用熵聚类泛函的人体运动神经元受力行为分析方法,无法实现对复杂运动状态下的人体受力缺失数据的模拟和分析。提出一种基于RFID缺失数据概率泛函的人体运动受力行为分解,将加速度传感器与RFID结合,采用缺失数据概率泛函算法对感知的运动关节节点进行受力行为分解,提取了不同传感器节点输出信号关联特征,实现对人体运动特征行为分解算法和模型的改进。实验结果表明,该模型能准确采集到人体的上体和下肢的运动受力数据,受力行为分解准确具体,定量刻画人体在各种运动模型下的受力特性,从而指导运动训练,应用价值较高。     

基于齐次坐标变换的人体下肢运动学分析

在分析人体下肢的结构的基础上,建立了人体下肢的7杆模型,并利用齐次坐标变换建立了人体下肢运动学方程,然后利用MATLAB对运动方程进行计算。从而,为研究人体下肢的运动,以及设计下肢外骨骼机器人提供了参考。     

爬壁机器人的方案设计与结构优化

本文通过对爬壁机器人的具体应用环境和要求进行分析,确定一款爬壁机器人的设计方案。在此基础上,对磁吸附式爬壁机器人的基本运动结构—曲柄滑块机构进行受力分析和运动分析。建立以最大最小化力矩为目标的优化设计数学模型,并利用遗传算法对该模型进行求解。确定其运动部件连杆结构设计的最优设计参数,从而为其动力机构舵机的经济性选择提供参考依据。     

高空独立悬挑梁建筑支架的承压稳定模型设计与实验

高空独立悬挑梁建筑支架的承压荷载分析,有利于高空独立悬挑梁建筑支架的稳定性设计。本文设计了高空独立悬挑梁的模架稳定支撑模型。对建立的模架支撑结构受力模型进行求解,结合求解结果进行高空独立悬挑梁的模架支撑结构验算。实验结果表明,本文模型可以提高建筑悬挑梁的模架支撑结构的安全性。     

动态分层二值进化全关节驱动跟踪贫化算法

在人体运动跟踪建模中,需要对样本集的多样性特征进行贫化处理,以提高全关节驱动模式运动状态跟踪的准确性。传统方法采用量子进化和粒子滤波算法进行人体运动跟踪贫化算法实现,算法在全关节多样化样本特征运动模式下,跟踪效果不好。提出一种采用动态分层二值进化处理的改进的量子进化粒子滤波全关节驱动模式跟踪方法,解决多样本特征的贫化问题。进行人体全关节驱动模式动力学分析及人体运动跟踪模型构建,通过动态分层处理技术,获得二值前景图像,求得人体关节的全方位信息特征,通过动态分层二值进化方法,准确地找到各关节位置,构建亮度模型函数,实现贫化处理。实验表明,改进算法能实现对体操运动员运动幅度大的肘、腕、踝部位均得到了准确的跟踪结果,贫化效果较好,运动状态估计精度较高。     

某型手枪立姿射击人体受力特性仿真研究

手枪射击以人体为架座,射击中后坐力对人体有很大的冲击作用.在分析了手枪射击动力学特性和立姿射击人体受力特性的基础上,运用MSC.ADAMS软件和BRG.LifeMOD软件建立了某型手枪立姿无依托人-枪系统虚拟样机.通过仿真研究,得到了手枪与右手之间的作用力,分析得出了人体各个关节的冲击受力特性,并重点研究了右肩关节的受力情况.论文研究内容对射击训练和手持轻武器效能的最佳发挥提供了参考.