摘要：为研究机载锚杆钻机运动的自动控制,采用D-H坐标系建立了七关节机载锚杆钻机的运动学正解方程;以矩形巷道为工作对象,结合掘锚联合机实际工况,提出以巷道支护高度为边界条件的分段式锚杆钻机多关节控制方法;建立不同支护高度条件下机载锚杆钻机的逆运动控制模型,得出锚杆钻机钻头的运动范围.研究结果表明:通过采用D-H坐标法可确定锚杆钻机工作姿态;在不同巷道高度条件下,确定了锚杆钻机各关节驱动角度,获得钻头具体工作范围,实现巷道全断面内锚杆钻孔支护要求,从而可提高掘进机钻孔的工作效率,缩短钻孔位置的调整时间.研究内容为机载锚杆钻机分段式自动控制提供设计依据.

摘要：以VICON步态分析系统对5名年龄身高体重均相近的正常青年人的常速行走步态进行了实验研究.得到了青年人常速行走步态的基本参数,给出了关节角度的统计曲线,并对单支撑期内各关节角度进行了分析.比较了左右两侧关节角度的差异.结果表明,正常行走左右两侧关节角度存在着差异,以左右侧关节角度差异度结合时相对称性指标可以更合理地评价步态的对称性.单支撑期内关节角度范围为假肢设计及正常人步态的模拟提供了参考.

摘要：目的分析老年人手提重物及不同步态停止方式时下肢肌肉活动特性及相应关节运动参数的变化,探究手部负重及步态停止方式对老年人步态稳定性以及身体平衡的影响。方法以0 kg、双手各2.5 kg和右手5 kg的负重方式,分别在急停和有计划停止条件下,采集双侧下肢踝、膝、髋关节角度以及表面肌电信号。结果在不同的负重方式下,双侧下肢踝、髋关节角度均有显著差异(P<0.05),而膝关节角度无显著变化,不同停止方式显著影响各关节角度的变化(P<0.001);制动腿胫骨前肌、股外侧肌、股二头肌平均肌电均表现为急停时肌肉活动水平更高。结论老年人为应对负重和急停带来的不稳定性,下肢会产生相应的平衡机制。急停时,制动腿胫骨前肌需要更高的肌肉活动水平来控制踝关节的跖屈角度,从而减小踝关节波动幅度。而单手负重会增大制动腿和尾随腿肌肉做功的差异,导致侧向的不稳定性。

摘要：针对动态测量关节角度的需要,本文设计了两种手指运动姿态监测方法.第1种方法是通过基于MEMS技术的三轴加速度计ADXL330对近侧指间关节的运动姿态进行监测.ADXL330是通过每一敏感轴所感知的重力加速度分量来实现这一功能.为验证该方法的可行性,设计了步进电机控制的能在竖直平面内转动的装置.对比传感器的输出和电机转动的角度,结果表明:动态条件下,其绝对误差为1°~3°,相对误差为2%~6%.第2种方法是通过弯曲传感器在弯曲时输出电阻的变化来监测手指的运动姿态.实验结果表明:在一定的允许误差范围内,三轴加速度计ADXL330和弯曲传感器都能用于监测手指运动姿态.

摘要：实验于2008-03在上海理工大学生物力学与康复工程研究所完成。基于仿生学原理,将人体下肢简化为刚体结构,关节简化为单轴结构,设计出一套下肢假肢步态试验装置。整个步态试验机装置系统由模拟腿、动力和传动装置及测控系统组成,主要部件有躯干、大腿、小腿、脚板和髋关节、膝关节、跑步机以及驱动部分。采集健康青年人常速行走的运动步态参数,以其关节角度数据作为输入信号,以步进电机作为动力驱动实现模拟腿的运动,达到正常人行走步态的模拟。结果显示,对模拟后的输出信号进行采集并与输入信号相比,最大相对误差为5.6%,在工程误差允许范围之内。提示下肢假肢步态试验机能基本模拟人的正常步态。

摘要：坐姿舒适度是一个受多种因素影响的复杂概念。目前还没有完善的评价座椅舒适度的方法,现有的评价方法大多是基于单一分析的,缺乏对问题的多方面分析。提出了一种将实际环境中的调查方法与虚拟环境相结合的新方法。首先,利用运动分析鹰眼数字系统捕捉参与者的身体运动动作,得到人体在空间中的点位信息,然后,将运动分析EVaRT软件与西门子Jack软件进行实时连接。利用JACK软件中的TAT报表工具输出数据,并在MATLAB中使用自行开发的程序计算出不同座椅坐姿的关节角度、扭矩和肌力,并完成数据分析。在分析了所有的运动研究结果后,发现两种类型的椅子之间差异变得明显。与此同时,研究肌肉舒适度指数,探索新的坐姿舒适度评价方法。将坐姿舒适度指数法与人体数字模型相结合,可以对坐姿舒适性进行分析,可用于优化人体坐姿的舒适度。

摘要：系统提出了一种基于人体运动捕捉文件的人体运动展示方案,通过进行结构层次化的人体建模,并借助由特种设备“运动捕捉仪”生成的运动数据文件,通过转换算法,生成人体运动所需的运动角,驱动人体模型实现相应动画,同时可以操纵视点的变化,得到了较好的人机交互效果。

摘要：提出一种采用人体动作捕捉技术与JACK软件仿真结合的坐姿舒适度评价方法,并利用该方法对坐在座椅前后端的舒适度进行分析与评价。实验选用美国Motion Analysis光学动作捕捉系统,采用EVART软件获取22名受试者分别坐在座椅前后端进行试验动作时各关节的空间点位信,通过MATLAB进行关节角度与关节力矩的计算,结合人机工程理论进行不同坐姿下的舒适度分析;将人体动作实验获取的人体点位信息导入JACK软件,进行实验动作仿真回放,建立人体三维模型求解关节平均强度等相关参数,验证舒适度结果的正确性。通过MATLAB计算与JACK软件运动仿真均得出了坐在座椅后端比坐在座椅前端更满足人体舒适度要求这一结果,研究方法提高了结论的可靠度,为研究坐姿舒适度评价与座椅的优化设计提供了重要参考。

摘要：分析步速对人体下肢关节运动特性的影响,为外骨骼等仿生机械的步态控制提供参考。通过三维运动捕捉实验及人体下肢运动分析模型,获得了不同步速(3、4、5、6km/h),人体下肢关节的运动学信息;研究了在矢状面内的人体下肢关节运动角度、角速度在不同步速下的变化规律;同时利用数值拟合,构建了通用髋、膝关节的运动角速度关于步态周期及步速的参数化数学模型。实验表明下肢关节运动角度、角速度基本随步速的增加而变大,并利用实验数据验证了参数化模型的可行性。

摘要：常规方法将伺服电机的驱动力矩直接作用于机械臂关节,关节角速度受扰动力负面影响,使得跟踪轨迹调节时间较长、稳态跟踪误差较大。提出生产线机械制造设备机械臂自动化控制方法。建立机械臂运动学模型,将关节角度作为改变机械臂位置姿态的参量,分析关节角度时间变化规律,得到机械臂位置姿态集合,规划机械臂运动轨迹,利用运动控制处理器,控制伺服电机输出力矩,通过前馈补偿,增益施加给关节的控制力矩,消除扰动力负面影响,由驱动力矩调节关节角速度,使关节角度达到期望值,令机械臂沿着运动轨迹完成作业。以串联连杆型机械臂为例,模拟生产线机械制造设备作业场景,设置初始关节角度和机械臂期望轨迹,实验结果表明,相比两种常规方法,设计方法关节角度调节时间缩短了0.18s、0.384s,稳态跟踪误差减小了0.407rad、0.849rad,提高了机械臂对期望轨迹的跟踪精度。