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穿戴 健身器 设计

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穿戴式健身器的设计,穿戴,健身器,设计

内容简介：

毕业设计（论文）中期报告题目：穿戴式健身器的设计、建模与Adams仿真1. 设计（论文）进展状况：首先确定了实验所需数据。根据人体形体结构的特点，上肢与身高的比值约为0.452，巩固和 尺骨的长度和与上肢的比值约为0.75，肱骨长与尺骨长的和与上肢的比值约为1.19，上臂、前臂、手掌的比值约为1.42:1.2:0.38。那么身高1.8m的人，大臂长度为321mm，小臂长263mm，身高1.55m的人，大臂长度为276mm，小臂长度为226mm。颈部：先置于中立位，颈部活动度为：前屈3545，后伸3545，左右侧屈各45左右旋转各6080腰部：采取直立，腰伸直自然体位，其活动度为：前屈90，后伸30，左右侧屈各30，左右旋转各30。肩关节：先置于中立位，其活动度为：前屈90，后伸45，外展90，内收40，内旋80，外旋30，上举90。肘关节：先置于中立位，其活动度为：屈曲140，过伸010，旋前8090，旋后8090。腕关节与手：腕关节先置于中立位。其活动度为：背伸3560掌屈5060，桡偏2530，尺偏3040。由人体解剖学1可知，人体上肢的运动主要由肩关节、肘关节和腕关节的相对运动来实现。 依据人体上肢的驾驶动作分析和机器人机构学原理2，可将人体上肢系统简化为由3 个连杆(上臂、前臂和手腕) 组成的铰链机构。可用上臂水平屈伸、上臂侧举上臂旋转、前臂弯曲和手腕弯曲(见图1) 表达的5自由度来建立人体上肢运动模型。若以A1、A2、A3、A4、A5 分别代表5自由度，则通过这些自由度动作就可实现人体上肢对操作域空间目标(操控元件) 的拾取(操作)。其A1 A3 的动作可以实现肩部球面副运动，A4 动作可实现肘部手臂的运动，A5 动作可实现腕部手掌的运动。根据机器人机构学及其回转变换矩阵原理2，以人体肩部球窝关节中心为坐标原点， 取人体上肢运动空间坐标系(见图2)，其中坐标系o0 x0 y0 z0 为基础坐标系，o1 x1 y1 z1o5 x5 y5 z5 为各局部坐标系；坐标原点o0 、o1 、o2 重合在肩关节处，o3 建立在肘关节上，o4 建立在腕关节上，o5 建立在掌心上；l1 、l2 、l3分别代表人体上臂长、前臂长和掌心距。根据图2所示的坐标系，采用4 4 阶位姿矩阵Qi 表示初始位置时坐标系oi x i y i z i 在坐标系oi - 1 xi - 1 yi - 1 zi - 1 中的位姿，则在图2 初始位置时可以得到相应的4 4阶位姿矩阵Q1 Q5。从生理学知识及人体的实际动作姿态考虑，本文规定肘关节在x3 o3 z3 平面内与x3 o3 轴呈45。设A1A5 绕y0 、z1 、y2 、z3 、z4 的转动角度依次为15，依据变换矩阵原理，即可得到5 自由度上肢动作的相应回转变换矩阵T1T5。上肢关节转动后的相应坐标系oi x i y i z i 在oi - 1 xi - 1 yi - 1 z i - 1中的位姿矩阵Pi可表示为Pi = Ti Qi，故可得到手部掌心相对于基础坐标系的位姿矩阵T = T1 Q1 T2 Q 2 T3 Q3 T4 Q4 T5 Q5 式中: n、o、a 分别表示掌心位置矢量的位姿；p代表从基础坐标系原点指向掌心的矢量。 其次，确定了上肢运动规律曲线和所受力如以手臂运动的仿真为例，设起始姿态和有关关节的状态为，为具有六个分量的向量；到达目标位置时手臂的状态为。，将的各个分量规范化，使。设整个动作时间为，将时间规范化，使动作期间任一时刻。将个样本输入网络，让网络进行学习，取，即输入9个样本，也就是完成某一动作过程中的9个姿态（包括起始和终止动作）。图3是与手臂运动有关的关节转动能量与时间的关系。2.存在问题及解决措施：未能确定使用哪个软件进行建模解决措施：在老师的指导纠正下进行了建模3.后期安排工作：第11-13周：确定数据，根