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自由体操落地冲击的下肢动力学仿真研究 被引量:4
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作者 肖晓飞 郝卫亚 +2 位作者 荣起国 李旭鸿 吴成亮 《中国运动医学杂志》 CAS 北大核心 2015年第2期150-156,共7页
目的:约70%的自由体操损伤由落地冲击引发,本文旨在量化运动员下肢内、外负荷,为减少下肢损伤风险提供理论依据。方法:利用高速摄像机采集男子自由操团身后空翻一周落地站稳动作,以SIMI motion三维运动分析系统对人体主要关节进行三... 目的:约70%的自由体操损伤由落地冲击引发,本文旨在量化运动员下肢内、外负荷,为减少下肢损伤风险提供理论依据。方法:利用高速摄像机采集男子自由操团身后空翻一周落地站稳动作,以SIMI motion三维运动分析系统对人体主要关节进行三维运动学解析,用ADAMS/Lifemod创建个性化人体14环节刚体模型和自由体操落地垫模型,然后对采集的动作进行计算机仿真。结果:选择冲击前期、冲击后期、缓冲期3个阶段量化冲击负荷。外部负荷:冲击前期,人体承受最大冲击力约5倍体重,冲量和峰值负荷率最大。内部负荷:冲击前期,左踝关节的峰值负荷率最大(168W/kg),髋、膝、踝关节承受的冲击能量百分比分别为21%、21%、58%;冲击后期,矢状面,膝关节伸肌力矩峰值最大(161 N·m),冠状面,髋关节外展力矩峰值最大(154N·m)。结论:该方法可有效开展自由操落地冲击的动力学研究;对比髋、膝关节,踝关节肌肉承受着绝大部分的冲击能量,运动损伤风险最高。 展开更多
关键词 自由操 团身后空翻 落地冲击 冲击负荷 计算机仿真
欠驱动三刚体仿袋鼠跳跃机器人落地冲击分析 被引量:1
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作者 张增权 董海军 +1 位作者 葛文杰 马晓雪 《机械设计》 CSCD 北大核心 2013年第6期32-37,共6页
根据袋鼠的生物结构特性,建立了液压驱动的欠驱动仿袋鼠跳跃机器人三刚体模型。利用拉格朗日方法建立了机器人在着地阶段的动力学方程及主、被动关节动力学耦合方程,利用Maple15进行符号计算得出耦合因子。结合实例,应用Matlab7.0分别... 根据袋鼠的生物结构特性,建立了液压驱动的欠驱动仿袋鼠跳跃机器人三刚体模型。利用拉格朗日方法建立了机器人在着地阶段的动力学方程及主、被动关节动力学耦合方程,利用Maple15进行符号计算得出耦合因子。结合实例,应用Matlab7.0分别对碰撞力、地面的反作用力、系统动能、及总质心在y方向上的位移变化进行了计算和仿真;并与全驱动的仿袋鼠跳跃机器人刚性模型进行了对比分析。还通过跳跃机器人两种模型的跳跃模拟对比实验,用加速度传感器测得落地冲击时质心加速度曲线。结果表明:弹性元件的引入有效地起到了缓冲的作用,减轻了着地时机器人与地面的振动和冲击,提高了跳跃机器人的落地稳定性,节省了系统损耗的能量。 展开更多
关键词 袋鼠机器人 欠驱动 落地冲击 动力学
仿袋鼠跳跃机器人变截面曲线柔性脚着地特性研究 预览
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作者 程静 葛文杰 +1 位作者 魏敦文 高建 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第12期1898-1903,共6页
为了改善足部柔性和形状变化自适应能力,提出了采用变截面梁模拟袋鼠柔性脚,运用Hamilton变分原理和有限元方法,建立仿袋鼠跳跃机器人着地阶段的动力学方程;结合实例,应用Matlab对弹性势能变化和踝关节运动轨迹进行了分析;利用ANSYS和AD... 为了改善足部柔性和形状变化自适应能力,提出了采用变截面梁模拟袋鼠柔性脚,运用Hamilton变分原理和有限元方法,建立仿袋鼠跳跃机器人着地阶段的动力学方程;结合实例,应用Matlab对弹性势能变化和踝关节运动轨迹进行了分析;利用ANSYS和ADAMS软件对机器人进行动力学建模和运动仿真,得到了地面反力变化规律和柔性脚刚度特性;最后搭建了跳跃机器人柔性楔形脚和曲线脚的对比实验台,测得着地过程柔性楔形脚和曲线脚的加速度曲线。研究结果表明:柔性曲线脚在着地阶段,具有储存部分落地冲击能量,进而起到缓解冲击和提高机器人起跳性能。 展开更多
关键词 跳跃机器人 柔性脚 落地冲击 有限元法
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考虑柔性脚趾的仿袋鼠跳跃机器人落地冲击分析 预览 被引量:1
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作者 高利霞 董海军 +1 位作者 葛文杰 刘亦洋 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第10期1688-1692,共5页
根据袋鼠的生物结构特性,建立了具有柔性脚趾的仿袋鼠跳跃机器人刚柔混合模型。利用拉格朗日方法建立了机器人在着地阶段的动力学方程。结合实例,应用Matlab7.0分别对柔性脚趾的弹性势能、地面的作用力、躯干质心位移、躯干加速度、... 根据袋鼠的生物结构特性,建立了具有柔性脚趾的仿袋鼠跳跃机器人刚柔混合模型。利用拉格朗日方法建立了机器人在着地阶段的动力学方程。结合实例,应用Matlab7.0分别对柔性脚趾的弹性势能、地面的作用力、躯干质心位移、躯干加速度、踝关节位移以及各关节驱动力矩的变化进行了计算和仿真;并与具有刚性脚趾的仿袋鼠跳跃机器人刚性模型进行了对比分析。结果表明:柔性脚趾减轻了着地时机器人与地面的振动和冲击,提高了跳跃机器人的落地稳定性。 展开更多
关键词 袋鼠机器人 柔性脚趾 落地冲击 动力学
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间歇性单足弹跳机器人落地冲击及稳定性分析 预览 被引量:5
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作者 刘壮志 朱剑英 +1 位作者 吴洪涛 席文明 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2004年第9期 1068-1071,1075,共5页
弹跳式机器人落地时与地面的撞击会造成机载设备的损坏,而且由于足部受力不均导致机构易翻转,难以保持正常的姿态继续弹跳.本文首先建立间歇式弹跳机构的双质量弹簧模型,对其进行动力学分析,并将弹跳动作划分为四阶段,分析了除起跳外其... 弹跳式机器人落地时与地面的撞击会造成机载设备的损坏,而且由于足部受力不均导致机构易翻转,难以保持正常的姿态继续弹跳.本文首先建立间歇式弹跳机构的双质量弹簧模型,对其进行动力学分析,并将弹跳动作划分为四阶段,分析了除起跳外其他三个阶段中所受外界作用.经过计算分析,最终归纳总结出五条减小落地冲击力及保持稳定的改善措施,这些措施为实用弹跳机构的设计提供了有益参考. 展开更多
关键词 机器人 弹跳机器人 稳定性 落地冲击
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冲击荷载作用下饱和砂土孔压特性的简化力学模型与分析 预览 被引量:8
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作者 李世海 徐以鸿 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期 321-325,共5页
利用离散模型数值模拟了饱和砂土落地冲击实验引起砂样内动孔隙水压力的周期变化 ,指出了出现负压截断的原因 ,给出了孔隙水压力的周期与装砂结构固有频率的关系以及冲击载荷 (对应于实验中的砂土下落高度 )对孔压的影响
关键词 落地冲击 离散模型 饱和砂土 负压截断 孔压特性
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考虑柔性腰部的仿猫机器人落地冲击分析
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作者 李露 赵家轩 冯宝林 《机械设计》 CSCD 北大核心 2019年第2期96-101,共6页
针对四足机器人从空中无意跌落或被空投时的安全着陆问题,提出了一种考虑柔性腰部的仿猫机器人机构模型,分阶段讨论了机器人的受力和运动情况;采用拉格朗日函数在能量分析的基础上建立了动力学方程;根据动量矩定理,结合经典碰撞理论,建... 针对四足机器人从空中无意跌落或被空投时的安全着陆问题,提出了一种考虑柔性腰部的仿猫机器人机构模型,分阶段讨论了机器人的受力和运动情况;采用拉格朗日函数在能量分析的基础上建立了动力学方程;根据动量矩定理,结合经典碰撞理论,建立了碰撞过程中的动力学方程;建立了仿真模型,分析腰部扭簧对落地冲击的影响。仿真结果表明,腰部增加扭簧可以降低前、后腿触地的反作用力,前、后髋关节主动力矩,前、后腿触地时质心竖直加速度,并且使各变量变化更平缓,因此得到更好的落地缓冲性能,并研究了腰部扭簧的弹性系数和阻尼系数与各变量的变化关系。计算了不同弓背角度及前、后腿高度差情况下的地面反作用力、质心竖直加速度。结果表明,增大弓背角度可以减小质心竖直加速度,改变前、后腿高度差会改变前、后腿的地面反作用力分布。该文为进一步研究仿猫机器人的结构设计和落地的控制策略奠定了基础。 展开更多
关键词 仿猫机器人 落地冲击分析 柔性腰部
纵跳落地动作地面反作用力计算机仿真方法的研究 预览 被引量:4
8
作者 于佳彬 郝卫亚 周兴龙 《天津体育学院学报》 CAS CSSCI 北大核心 2013年第6期497-501,共5页
研究高水平运动员落地时人体所受负荷对于评价训练效果以及预防损伤的意义。通过仿真方法可以获取无法通过测力台测试得到的地面反作用力,但数据准确性有待确认。通过对不同高度台阶纵跳动作进行仿真得到的力值曲线,与测力台测得的力... 研究高水平运动员落地时人体所受负荷对于评价训练效果以及预防损伤的意义。通过仿真方法可以获取无法通过测力台测试得到的地面反作用力,但数据准确性有待确认。通过对不同高度台阶纵跳动作进行仿真得到的力值曲线,与测力台测得的力值曲线进行相似度与特征时刻值的对比,验证Lifemod仿真的准确性与可靠性。结果:仿真得到的地面反作用力(GRF)曲线与测力台实测曲线之间的复相关系数(CMC)均在O.90左右,为高度相关;GRF最大值差值占测力台实测GRF最大值的1.4%,达到GRF最大值时间的差值为0.002S。结论:仿真能得到准确的数据,Lifemod仿真能够很好地与实际情况相匹配,用它对国家高水平运动员训练或者比赛时的GRF进行推导是可行的,且相对准确的。 展开更多
关键词 Lifemod 准确性验证 落地冲击
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我国女子自由式滑雪空中技巧队三周台腾空高度与落地冲击力的关系 预览 被引量:4
9
作者 娄彦涛 闫红光 吴松林 《沈阳体育学院学报》 北大核心 2010年第2期 15-17,29,共4页
为提高我国女子自由式滑雪空中技巧队动作的整体水平,通过运动学的定点解析、动力学的足底压力鞋垫和测力平台同步比较和理论分析等方法,研究女子三周台腾空高度和落地冲击力之间的关系。旨在分析女子运动员在正确技术下完成三周台动作... 为提高我国女子自由式滑雪空中技巧队动作的整体水平,通过运动学的定点解析、动力学的足底压力鞋垫和测力平台同步比较和理论分析等方法,研究女子三周台腾空高度和落地冲击力之间的关系。旨在分析女子运动员在正确技术下完成三周台动作落地时的冲击力是否能造成人体受伤。为备战21届冬奥会,降低女子运动员和教练员的心理负担提供理论支持和科技保障。 展开更多
关键词 自由式滑雪空中技巧 腾空高度 落地冲击
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人体落地冲击力冲量的分析和计算 预览 被引量:1
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作者 钟奉俄 薛问西 明明 《力学与实践》 CSCD 北大核心 1992年第4期 32-35,共4页
本文根据人体落地受伤是受冲击力的大小、冲击作用时间长短以及冲击力矩(如扭伤)等因素所致的事实出发,将人体着地瞬间看作撞击过程,以冲击力的冲量和冲量矩作为人体和各关节所承受的冲击作用的度量.利用多刚体系统动力学理论及计算... 本文根据人体落地受伤是受冲击力的大小、冲击作用时间长短以及冲击力矩(如扭伤)等因素所致的事实出发,将人体着地瞬间看作撞击过程,以冲击力的冲量和冲量矩作为人体和各关节所承受的冲击作用的度量.利用多刚体系统动力学理论及计算方法给出了计算总撞击冲量及关节内冲量、冲量矩的算法;编制了相应的计算程序.以垂直落地为例所作的计算与已有结果一致. 展开更多
关键词 人体 落地冲击 冲量分析 关节内力 冲量矩
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