四足机器人单自由度腿部优化设计及仿真

基于仿生原理的四足机器人是当今国内外众多学者研究的热点。针对四足机器人运动平稳性的要求,提出了一种竖直方向改进型等速运动规律和前进方向仿生运动规律相结合的无冲击足端轨迹形式,推导出分段函数表达式;针对四足机器人存在的驱动多、腿部刚度弱的情况,构思了一种由两个曲柄摇杆机构、同步带传动和一对外啮合圆柱齿轮传动组成的单自由度的新型腿部机构,并建立该机构的运动学模型,推导了其足端的坐标;综合利用遗传算法和非线性优化一般方法,以无冲击的足端轨迹的逼近度为目标,优化计算了机构各构件的最佳运动尺寸和初始位置;使用三维建模软件搭建简化的虚拟样机模型,并导入到Adams软件中进行了Trot步态仿真试验,运动效果达到了预期设计。所提出的无冲击轨迹可以为其他足式机器人的足端轨迹规划提供参考,由两个曲柄摇杆机构组成的多连杆腿部机构优化设计方法为足式机器人腿部设计提供了基础和创新思路。

高职武术运动员腿部爆发力训练策略

腿部爆发力作为武术运动员应具备的关键素质,其训练效果直接影响运动员的整体表现。文章主要探讨了高职武术运动员腿部爆发力的训练要点与策略。研究者通过设计包含平衡、速度、力量、柔韧性和协调性训练的综合方案,创新性引入了抗阻训练、器械辅助、高强度间歇、超等长训练及功能性训练策略,旨在全面提升运动员的腿部爆发力。研究结果表明,采用科学的腿部爆发力训练策略,能有效提升高职武术运动员腿部爆发力的训练效果。

基于传递矩阵法的足式机器人四连杆腿部机构正向与逆向动力学分析

为了保证足式机器人腿部机构的控制准确性与实时性,利用向量代数方法,对足式机器人四连杆腿部机构进行几何运动学分析;根据有限元形函数理论,建立足式机器人四连杆腿部机构典型构件的质量离散方法;在几何运动学分析的基础上,基于力矩平衡原理,分别进行正向与逆向动力学分析;利用线性变换原理并结合传递矩阵法,建立足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型,并利用Adams软件建立足式机器人四连杆腿部机构虚拟样机模型,进行正向与逆向动力学仿真实例分析。结果表明,所建立的足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型与虚拟样机模型3个油缸力与3个方向足底力的误差分别小于1%与3%,验证了所建立的足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型能够精确地求解油缸力与足底力。

太极拳腿部动作对老年人平衡相关功能影响的研究

目的尽管太极拳(TC)可以预防老年人跌倒,但其有效动作仍不清楚,这很大程度上限制了太极拳的临床应用。本研究旨在比较太极拳下肢运动(TC LEE)、8式太极拳(8式TC)和牵拉练习对改善老年人平衡相关功能的效果。方法本研究共招募了102名符合纳排标准的受试者。所有受试者被随机分配到TC LEE组(n=40)、8式TC组(n=31)和牵拉组(n=31),并接受相应的干预。干预总时长16周,每周3次,每次1小时。本研究的评价指标包括Berg平衡量表(BBS)、起立与行走测试(TUG)、静态站立时中心压力(COP)数据、踝关节本体感觉和髋关节外展力矩。所有受试者在干预前和干预后分别进行了评价指标的收集。使用重复测量方差分析比较了3个组在干预前后的评价指标。使用非劣检验,比较了两种TC干预组在BBS和TUG测试上的变化。结果与牵拉组相比,两干预组干预后在所有评价指标上均有显著改善(P<0.002)。BBS变化量的95%置信区间(CI)上限(-0.8~1.3分)在等效边界(1.8分)内。而TUG变化量的95%CI上限(0.1~2.1 s)超出等效边界(0.7 s),TC LEE组TUG变化分数更大。结论TC LEE可以改善老年人平衡相关功能,并且在改善TUG方面比8式TC效果更好,说明腿部动作可能是太极拳的关键,可在临床应用上有所侧重。

基于行人腿部保护的某车型保险杠结构优化

依据2018版C-NCAP对某车型保险杠与行人腿部进行碰撞试验,发现Y=0 mm碰撞位置小腿上部弯矩T 1数值较大,未达到规定的行人腿部保护满分要求。针对这一情况,建立了行人腿部与汽车保险杠碰撞有限元模型,使用LS-DYNA软件计算求解,对仿真结果与试验结果进行比较,验证了仿真模型的准确性。依据仿真结果优化该车型保险杠结构,通过改变小腿防撞横梁的Z向宽度和在防撞泡沫上设置减弱孔,达到了更好的支撑和吸能效果。对改进后模型进行仿真,结果表明,优化方案能有效降低上部弯矩T 1的最大值,并达到C-NCAP的满分要求。

仿蝎式焦炉测温机器人结构设计及腿部运动学分析

针对焦炉炉顶环境恶劣、人工测温精度和效率低的情况,设计了一种仿蝎式机器人用于焦炉测温,并对机器人腿部行走机构进行了设计分析。首先,参照蝎子的仿生结构对焦炉测温机器人整体结构进行建模和腿部的设计,并对其进行应力分析,确保其在测温过程安全稳定运行;其次,建立机器人运动结构Denavit-Hartenberg(D-H)坐标系,对其腿部进行了正逆运动学分析;最后,利用Matlab软件对腿部进行笛卡儿空间轨迹规划,并运用Adams软件对腿部关节进行了步态仿真,表明腿部轨迹规划和步态仿真的运动曲线趋近相同且运行平稳。试验结果表明,测温机器人运动的实际误差保持在2 mm之内且运行平稳。这为后续焦炉测温机器人整体系统的开发奠定了重要的基础。

跆拳道运动员腿部爆发力训练方法研究

跆拳道作为一项竞技性很强的体育运动,对运动员的身体素质要求极高。其中,腿部爆发力是跆拳道运动员取得优异成绩的关键因素之一。强大的腿部爆发力可以支持运动员在比赛中迅速出击,从而提高攻击的力度和速度,增加得分的机会。因此,研究跆拳道运动员腿部爆发力的训练方法具有重要的现实意义。本文重点分析了跆拳道运动员腿部爆发力的训练方法,旨在为跆拳道训练提供参考,以助力运动员在比赛中取得更好的成绩。

考虑腰部特性的四足机器人腿部构型与足端运动空间估计

为提升四足机器人对复杂路面的适应性,提出一款考虑腰部特性的四足机器人。首先,基于虚拟样机技术,对四足机器人大小腿比例进行优化,获得了兼顾速度与运动稳定性的大小腿最佳比例;以此为基础,运用遗传算法的寻优特征,以空间利用率为目标函数,优化了该机器人的腰部长度;然后,基于D-H法对其进行正运动学分析;最后,利用Matlab软件对足端可达空间进行蒙特卡洛估计,获得了机器人的理想站立高度与步长区间。研究为后续对机器人的步态规划奠定了基础。

情感体验视角下的家用腿部锻炼产品设计研究

家用腿部锻炼产品因其使用对象的差异和使用环境的要求,应具有区别于普通健身房产品的情感化诉求。本文在获取市场调研和用户调研数据基础上,通过分析锻炼用户的共性情感需求和不同时期用户的个性情感需求,整理出当前家庭腿部锻炼产品的三个主要情感体验问题:忽视外在情感表现、缺乏内在情感联系、缺少情感共鸣。针对用户需求,提出了外观个性化和构件模块化、部件定制化和体验数字化、内容社交化和形式数字化三组情感体验设计策略,以期为后续家庭腿部锻炼产品设计提供依据。

如何预防农业劳作中腿部肌肉损伤

农业劳作往往涉及大量的蹲起、弯腰、行走等动作,这些动作长时间重复执行,很容易导致腿部肌肉群的损伤。对此,该如何预防呢?一、腿部肌肉群损伤的症状。1.肌肉酸痛与僵硬。长时间的重复性动作使得腿部肌肉长时间处于紧张状态,肌肉纤维会产生微小的撕裂。

武术套路运动员腿部力量训练的探索

文章深入探讨了武术套路运动员腿部力量训练的重要性,并提出了包括腿部肌肉群训练、核心肌群训练、多种负重训练及动作技巧训练在内的综合性训练策略。另外,针对训练过程中可能出现的运动损伤,提出了注重热身和拉伸、合理安排训练强度及正确掌握动作技巧等预防策略,旨在为武术套路运动员的训练提供理论依据与实践指导。

仿生猫科机器人的肩腿部运动学分析与结构优化

针对仿猫四足机器人肩腿结构进行研究,对机构进行运动学分析,通过蒙特卡洛法求解机器人足端运动空间。对比不同大小腿长比例下的足端可达空间,对机器人肩腿长度进行优化。将得到的优化结果作为输入,利用虚拟样机技术仿真输出机器人俯仰角和翻滚角曲线,验证机器人优化后的行走稳定性。通过拓扑算例对肩腿结构进行拓扑优化,获得腿部优化后结构形式,为样机试制奠定基础。

武术训练中预防腿部肌肉拉伤的方法研究

武术作为中国传统体育项目,近年来得到了广泛的推广,越来越多的人选择武术作为锻炼身体和修身养性的方式。然而,由于各种原因,训练者在武术训练中的腿部肌肉拉伤现象较常见。腿部肌肉拉伤不仅会影响训练者的训练进度,而且会对其日常生活造成影响。所以,如何预防腿部肌肉拉伤成了需要关注的问题。文章探讨了武术训练中腿部肌肉拉伤的分类、特征及预防方法,旨在为训练者提供指导和建议,从而降低腿部肌肉拉伤的风险。

武术套路运动员腿部力量训练技巧分析

在武术套路运动员训练中,腿部力量对于武术套路的成功至关重要,这是因为它能够帮助运动员在比赛中展现出各种技巧性动作,如窜、蹦、跳、跃等,从而更好地发挥自己的实力和技术水平。再通过武术的复杂动作,不仅展示了套路的高难度、美感和创新性,而且还对运动员的腿部力量提出了更高的要求。基于此,文章针对武术套路运动员腿部力量训练技巧展开探讨。

超声引导下选择性腰神经根阻滞运用于腰腿部疼痛的疗效分析

目的:探讨超声引导下选择性腰神经根阻滞运用于腰腿部疼痛的疗效。方法:选择2020年1月—2023年10月遵义市红花岗区人民医院收治的伴随有腰腿部疼痛的腰椎间盘突出症(LDH)患者92例,随机分为超声组与传统组,各46例。超声组采用超声引导下选择性腰神经根阻滞,传统组采用传统手法椎旁神经阻滞,比较超声组与传统组的预后疗效。结果:两组术后3个月的Oswestry功能障碍指数(ODI)、疼痛数字评定量表(NRS)得分均低于术前1 d,且超声组低于传统组,差异有统计学意义(P<0.05)。超声组的穿刺次数少于传统组,手术时间短于传统组,差异有统计学意义(P<0.05)。超声组的并发症发生率低于传统组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:超声引导下选择性腰神经根阻滞运用于腰腿部疼痛,能促进缓解临床疼痛,也可改善腰椎功能,减少穿刺次数,缩短手术时间,还可减少患者的并发症。

五连杆足式机器人腿部机构多目标优化算法

为了减小腿部转动惯量,提高承载能力,提出了一种电驱式2自由度平面五杆机构的腿部结构。然而杆件尺寸会对机器人性能产生影响,为了得到最优五杆尺寸参数,对腿部运动学和动力学进行分析,建立关节电机峰值力矩、峰值角速度、单个步态周期内总能耗与五杆尺寸参数间的函数关系,构建面向机器人五杆尺寸参数设计的多目标优化模型,采用层次分析法确定各目标决策属性权重,将多目标优化问题转换为单目标优化问题,利用遗传算法得到机器人总体性能最优解。在ADAMS中建立优化前后的机器人腿部模型,进行行走仿真试验,并与理论计算结果进行对比,再根据优化结果进行电机选型,使机器人自重减少7.8%,有利于负载能力和续航能力的提高,从而验证了本文所提算法的正确性和有效性。

基于AnyBody的汽车驾驶中人体腿部逆向动力学仿真

为了更好地了解汽车驾驶时人体腿部肌骨的受力状况,建立了腿部肌骨模型并进行了生物力学分析。结合人机工程学相关知识和驾驶室内人体腿部的空间几何关系,利用AnyBody Modeling System软件建立了人体腿部的肌骨模型,对正常行驶过程中踩踏油门踏板的实例进行了腿部逆向动力学仿真,并分析了腿部肌肉活动状态以及关节节点力。仿真结果表明,负载较大的股外侧肌、股内侧肌、股中间肌以及股直肌的激活度均在20%以内,趾骨节点处负载最大为346.43 N,为确定合理的踏板操纵力提供了依据。

考虑行人腿部保护和低速碰撞特性的保险杠系统概念设计

建立了分析保险杠系统行人腿部保护和低速冲击特性的概念模型,对模型进行了试验设计分析。基于方差分析方法,研究了保险杠系统的几何参数和刚度特性参数对其行人腿部保护和低速冲击特性的影响。综合考虑这两方面性能的要求,进行了保险杠系统的联合优化设计,给出了优化设计方案。

Q420B角钢腿部裂纹形态分析及成因探讨

分析了Q420B角钢腿部裂纹处的化学成分、微观形貌、金相组织及其形成原因,发现引起该裂纹的原因一是轧制过程中的热划伤,二是连铸坯中存在硅酸盐类夹杂物、表面裂纹、表面气泡等缺陷,对此分别采取保证导卫安装质量和改进导卫材质、提高冶炼质量以减少各类夹杂物、增加轧制时的压缩比和粗轧翻钢道次等措施后,铁塔角钢的产品合格率由88.5%提高到97.5%,成材率由78.5%提高到93.4%。

车体前端造型及材料对于行人腿部伤害指标的影响

研究了车体前端造型、空间布置等参数以及前保险杠材料的选取对在行人—车辆碰撞时行人腿部伤害指标的影响。对于欧洲新车评价规程(Euro NCAP)工况下,行人保护小腿和大腿碰撞实验,采用有限元瞬态分析程序LS-DYNA,数值模拟分析了行人腿部的受力以及损伤机理。用计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)准静态加载曲线,与实验结果对比,验证模型正确性。考查不同泡沫材料对小腿胫骨加速度、弯曲角度和剪切位移的影响;考查不同的发动机罩前缘高度、保险杠前缘长度、发动机罩刚度和水箱上横梁x向位置等参数,对大腿轴向力和弯曲力矩的影响。结果表明:在EPP、PU和STRAND三种泡沫材料中,EPP材料的刚度特性更有利于行人小腿保护,当泡沫x向厚度、密度和z向安装高度发生变化时,胫骨加速度的变化趋势较复杂,没有明确规律;弯曲角度和剪切位移的变化趋势比较一致,呈现单调的变化趋势;大腿伤害值受发动机罩刚度影响较小,受其他因素影响较大。