不同躯干约束下蹲姿对人体下肢运动学和动力学的影响

目的 探究躯干控制对青年群体亚洲蹲和西方蹲时下肢运动生物力学特征的影响,为深蹲训练的应用和推广提供实证性依据。方法 24名健康男性青年大学生在带杆、无杆控制条件下进行亚洲蹲和西方蹲,运用红外光点运动捕捉系统和三维测力台采集其下肢运动学和动力学特征。通过Cortex-642.6.2软件,根据欧拉角方法计算获得下肢三维角度,运用逆动力学方法得到三维力矩。通过2×2重复设计的双因素方差分析检验躯干控制和深蹲姿势对下肢运动特征的影响。结果 躯干控制和深蹲姿势对运动学和动力学参数均无显著性交互作用(P>0.05)。西方蹲具有较大的膝关节屈曲角、髌股关节接触力峰值、髋膝伸展力矩峰值之比,较小的踝关节背屈角、髋关节屈曲角(P<0.05)。带杆深蹲具有较大的踝关节背屈角、髌股关节接触力峰值和髋关节屈曲角,较小的膝关节屈曲角、髋膝伸展力矩峰值之比(P<0.05)。结论 西方蹲有助于训练伸髋肌群肌力,亚洲蹲则有助于训练伸膝肌群肌力。西方蹲髌股关节接触力峰值显著大于亚洲蹲,故推荐髌股关节痛患者采用亚洲蹲。带杆深蹲可补偿人体平衡,建议由于踝关节背屈活动范围受限或胫骨前肌无力人群可以考虑进行带杆深蹲等躯干控制训练,有助于提高深蹲时下肢稳定性。

烟草输送带清洁机升降平台运动学和动力学分析及优化

为了提高烟草输送带清洁机升降平台的工作效率,降低液压缸提供的推力,对其三级电动剪叉升降平台进行了运动优化和液压缸位置的优化。首先基于三级电动剪叉升降平台的三维模型,建立其数学模型,然后利用虚位移原理与动能定理分别进行运动学分析,以及静力学与动力学分析,获得剪叉升降平台的关键节点的位移、速度、加速度,以及平台位置参数与液压缸行程和推力之间的关系。最后利用MATLAB软件进行剪叉升降平台的数值仿真分析,研究剪叉机构上升时,升降平台位置与液压缸行程及推力之间的影响规律,并进行剪叉机构运动优化和液压缸位置优化,优化后升降平台一个工作循环工作时间减小了40%,工作平台处于相同位置时所需液压缸推力减小了6.51%。

具有解析解的1T2R重载并联稳定平台运动学及动力学建模

针对一移两转舰船重载并联稳定平台普遍存在伴随运动、不利于求解运动学解析解且增加控制系统难度的问题,提出一种去除绕z轴伴随转动、具有解析解的1T2R变异3UPS-PUU-2SS并联稳定平台机构。通过分析空间约束支链的运动特性,证明了该机构没有绕z轴的转动。采用空间闭环矢量方程法,建立约束方程组和运动学模型,进而求得伴随移动和逆运动学解析解。通过快速极坐标搜索法绘制该机构的可达工作空间,并通过雅可比矩阵条件数分析该工作空间的灵巧度;基于虚功原理建立该机构的动力学模型,通过5次多项式插值法进行数值求解,绘制驱动力理论曲线并与动力学仿真曲线进行对比。理论与仿真结果表明:可达工作空间可以满足某舰船四级海况下的运动补偿要求,其全局灵巧度大于0.32,动力学模型的理论与仿真结果最大误差在1.42%以内,验证了动力学模型的准确性;该并联机构运动学与动力学性能良好,为其实际应用提供了理论基础。

机械臂运动学和动力学的李群表述

D-H参数法已经被广泛应用到机械手运动建模及分析中,但其所描述的运动都是围绕着x轴和z轴,而不能反映出y轴的运动。为了解决这个问题,采用旋量理论的方法,用旋量来表述出将机械臂的位置和姿态,并进一步分析机械臂的运动学和动力学。相较于传统的D-H法计算运动学正解,旋量理论是从整体上对机械臂的运动进行表述,且不需要中间参考系,几何意义清晰。利用Paden-Kahan子问题分析肘机械臂的逆运动学问题,计算出其运动学逆解,并利用旋量理论和李群-李代数,通过Newton-Euler法建立了高效的递归动力学模型。最后对于用旋量理论求出的肘机械臂运动学逆解进行仿真验证,并计算出其工作空间,结果表明用旋量理论的方法更加简洁、精确、高效。

绳系卫星系统动力学、运动学与控制评述纲要

基于作者对绳系卫星系统的研究成果,比较全面、系统、扼要地阐述了绳系卫星系统在动力学与运动学方面的特性与研究方法,并对绳系系统的控制技术作出评述。

悬臂式起重机运动学及动力学分析

针对一种海船用悬臂式起重机的运动特性进行分析,提出了运动学与动力学分析的方法。首先,介绍了臂式起重机的结构和工作原理;其次,利用DH参数法获得了悬臂式起重机的运动学模型,获得了正反向运动学解;进而,利用拉格朗日方程建立了悬臂式起重机动力学模型,并借助最小参数集法对动力学模型进行线性化处理;最后,分别在MATLAB和ADAMS环境中对所建立的悬臂式起重机的运动学与动力学模型进行了仿真模拟。结果表明,对起重机进行运动学与动力学分析,对提升海船用悬臂式起重机的工作性能与作业安全性具有重要的借鉴意义。

柔性制造系统中高精度机械臂的运动学与动力学深度分析

本文深入分析了柔性制造系统中高精度机械臂的运动学与动力学特性。在运动学方面,通过轨迹规划与优化技术,实现了机械臂的精确控制和高效运动,满足了柔性制造对高精度作业的需求。在动力学方面,探讨了机械臂的承载能力、运动速度、稳定性以及能量效率等关键指标,为机械臂的优化设计和性能提升提供了理论依据。本文的研究成果有助于推动柔性制造系统的发展,为高精度机械臂在更广泛领域的应用提供重要的参考和借鉴。

五轴联动机床主运动构件重复碰撞瞬态动力学特性分析

为了提高五轴联动机床的整体性能,提出五轴联动机床主运动构件重复碰撞瞬态动力学特性分析方法,对其主运动构件的动力学特性进行分析。建立五轴联动机床的运动学模型,对其运动学特性展开分析;根据机床的运动学特性,建立柔性杆重复碰撞系统以及碰撞过程的动力学方程;最后在St.VENANT杆波动理论的基础上分析柔性杆在多次碰撞和分离过程中的瞬态动力学特性。实验结果表明:与其他方法对比,所提方法能够准确获得柔性杆的变形、位移和撞击力变化情况,且具有较高的分析精度。

单缸四冲程内燃机曲轴连杆机构的运动学和动力学仿真及可靠性分析

内燃机是一种发电装置。对于机器来说,内燃机是它的“心脏”,连杆在内燃机中起着传递力的作用,是内燃机中最重要的部件之一。利用绘图软件建立了单缸四冲程内燃机曲轴连杆机构的三维实体模型,将其导入虚拟样机模型分析,并进行结果后处理,通过处理结果观察内燃机活塞及连杆的运动学和动力学特性。同时,为了检查连杆静强度和疲劳强度的安全系数,建立了有限元模型。根据机械可靠性设计的理论和方法,分析了连杆的可靠性。

3自由度并联机器人的运动学与动力学分析

对一种空间3自由度并联机器人(3-RRS并联机器人)进行运动学和动力学分析。此并联机器人的机构由一个动平台和一个静平台通过3个同样的转动副—转动副—球面副的支链组成。完全描述此并联机器人动平台的位置和姿态需要6个变量,即平台上一参考点的3个位移和3个转角。由于此并联机器人拥有2个转动自由度和1个移动自由度,所以,在动平台的6个位姿变量中只有3个变量是独立的。首先,推导此种并联机器人动平台的6个位姿参数之间的约束关系,给出这些变量之间的解析表达式。然后,基于Lagrange方程建立此并联机器人的动力学模型。在此基础上,通过算例分析驱动构件角速度、驱动力/力矩和能耗的变化规律。这些内容为进一步研究此种空间并联机器人的动态性能、机构优化设计和系统控制等都有非常重要的意义。

江南中、新元古代岛弧的运动学和动力学

自经７０年代作者等发表江南中－新元古代岛弧构造观点以来，这一地区已经在８０年代后期和９０年代成为我国大地构造研究热点之一。大量新资料支持以下的古板块构造演化模式，即古华南洋壳中元古代１３（１７）～９．８亿年时向北（西北）俯冲于扬子板块东南边缘之下，形成江南火山岛弧和弧后盆地，在东北段是皖－浙－赣火山岛弧和樟树墩－伏川弧后盆地；新元古代９．８～７．７亿年时发生了陈蔡弧（浙东地体）与皖－浙－赣弧的弧－弧碰撞造山作用，并导致樟树墩－伏川边缘海的崩塌和陆－弧弧后碰撞造山过程。江南古岛弧带经历了多次的后期构造变形。

不同蹬地角立定跳远的运动学和动力学对比研究

通过录像和测力台同步的方法,对5名受试者进行不同蹬地角形式的立定跳远测试,运用录像解析系统和三维测力平台的软件(V5.2)获得运动学和动力学数据,并对所得数据进行灰理论分析。结果显示:(1)起跳时的水平速度和垂直速度随着蹬地角的增大而减小。(2)在LPA下,髋、膝、踝3关节的角度相比其他两种方式(PA、HPA)较小,使得人体蹬离地面向前摆动总体的转动惯量减小,从而增大了向前的转动角速度。(3)无论是蹬伸冲量还是踏跳冲量在立定跳远中都可以评价踏跳效果,由于LPA下蹬伸阶段的平均力值比较小,肌肉收缩速度比较快,机械效率比较高,再加上蹬伸冲量比较大,因此踏跳效果好。(4)影响立定跳远成绩的关联度为蹬伸阶段的平均力值>蹬伸时间>蹬地角>起跳垂直速度>蹬伸冲量>起跳水平速度。

机床沿曲线高速加工时的运动学与动力学特性分析

详细分析了刀具沿曲线加工时，刀具路径几何特性（位置、切向矢量、曲率）与机床的运动学特性（进给速度、加速度）以及动力学特性（伺服电动机驱动力、切削负载、摩擦力）之间的关系。并采用解析的方法，计算了在各轴加速度和伺服电动机驱动力约束条件下，机床沿曲线加工时的最大安全进给速度。分析结果表明刀具路径几何特性对机床的运动学和动力学特性有很大的影响。

平面五杆机构运动学和动力学特性分析

对平面五杆机构的运动学特性和动力学特性进行分析.推导了五杆机构的运动学正解和运动学逆解方程.借助Kane动力学分析方程,对五杆机构进行了动力学分析,分析结果表明惯性力对机构的影响很大.

斜柱塞斜盘式轴向柱塞泵柱塞的运动学及动力学特性分析

针对斜柱塞泵运动规律受到柱塞倾角的影响,较直柱塞泵更为复杂的特性,为了提高设计精度,在对斜柱塞泵柱塞的运动学及动力学特性进行传统的空间几何理论分析基础上,以A11VO190型斜柱塞泵为研究对象,用Pro/E软件和ADAMS软件制作A11VO190型泵的虚拟样机.分析柱塞的运动学特性,并与理论分析结果比较表明,理论推导的运动方程是正确的,虚拟样机技术能够正确模拟柱塞泵各部位复杂的运动关系.

鞋帮高度对跳跃动作踝关节矢状面运动学及动力学特征的影响

目的探讨穿着高、低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节矢状面运动学、动力学以及运动表现的影响。方法利用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集12名受试者穿着高、低帮篮球鞋进行双腿落地反跳(drop jump,DJ)和单腿跨步跳(lay-up jump,LJ)过程中踝关节矢状面屈伸最小/最大角度、力矩、功率、刚度、跳跃高度以及背屈活动度等参数指标。结果 (1)穿着高帮鞋能够显著减小踝关节的背屈角度(P<0.05)。在DJ和LJ过程中,两款鞋的跳跃高度、踝关节触地角度、最小/最大角度、活动度均无显著性差异;(2)在DJ过程中,穿着两款鞋的踝关节屈伸动力学特征无显著差异;但在LJ过程中,穿着高帮鞋的跖屈力矩和功率峰值均显著小于低帮鞋(P<0.05)。结论穿着高帮鞋虽然没有限制跳跃情况下踝关节的屈伸表现,但会影响踝关节矢状面的部分动力学特征,建议鞋帮高度的选择和设计能够在护踝的基础上充分发挥踝关节在矢状面的力学作用,从而实现运动表现的最优化。

空间并联机构运动学与动力学逆解的模块化计算方法

应用模块化计算方法研究了空间并联机构的运动学与动力学逆解,计算效率能够满足实时控制的要求。通过对各类支链运动学及动力学逆解的分析,应用牛顿-欧拉法并引入拉格朗日乘子建立了空间并联机构的动力学逆解模型,提出了空间并联机构运动学与动力学逆解模块化计算软件的系统构架。结果表明该方法适用于各类非冗余空间并联机构的运动学与动力学逆解的自动建模和可重构设计,并给出了一种新型并联机构的分析实例。

基于ADAMS的3-TPS混联机床运动学和动力学仿真

针对3-TPS混联机床的电机参数选择和机构设计问题,在SolidWorks软件中建立混联机床的三维实体模型,然后把该装配体模型导入到ADAMS/View里,形成了具有多体动力学的虚拟样机仿真模型.通过对该机床进行运动学和动力学分析,仿真得出各主动杆件的速度和驱动力曲线.以空间搜索的方法,找出各主动杆件的最大速度和最大驱动力,从而获得了3-TPS混联机床的运动和动力特性,为机床的电机选择和机构以及控制系统的设计提供了重要参考依据.

多关节混合链机器人的运动学和动力学分析

本文以Ｋａｎｅ 动力学方程为基础，给出了一种分析和计算具有开链和闭链混合机构的机器人的动力学逆问题的新方法．通过划分逻辑开链计算速度和加速度；求出广义速度之间的偏导数后，算出偏速度；根据偏速度用Ｋａｎｅ 方程得到各杆的驱动力或力矩．计算过程具有递推性、规范性，便于计算机编程，也比较简洁易懂．

五指仿人灵巧手运动学与动力学模型

对气动人工肌肉驱动的五指仿人灵巧手进行了运动学及动力学分析.在Matlab上进行了仿真计算,建立了灵巧手的运动学模型并求得其解析解;同时用Newton-Euler方法对灵巧手进行了逆动力学分析,得出了灵巧手的动力学方程.通过基于灵巧手动力学模型和气动人工肌肉静态模型的主从控制实验,结果表明,可以通过数据手套采集关节的角度变化信息控制灵巧手完成抓取物体的动作.