单球驱动平衡机器人运动学和动力学形式化验证

1

作者 张善强 张景芝 +2 位作者 施智平 王国辉 关永 《软件学报》 北大核心 2025年第8期3462-3476,共15页

单球驱动平衡机器人是一种具有全向运动性的机器人,其灵活性能在狭小或复杂环境中得到充分体现,因此受到广泛关注.在该型机器人运动学和动力学设计过程中,保证其模型的正确性至关重要.基于测试和仿真的传统方法难以穷尽系统所有状态,因... 单球驱动平衡机器人是一种具有全向运动性的机器人,其灵活性能在狭小或复杂环境中得到充分体现,因此受到广泛关注.在该型机器人运动学和动力学设计过程中,保证其模型的正确性至关重要.基于测试和仿真的传统方法难以穷尽系统所有状态,因此可能无法捕捉到某些设计缺陷或潜在的安全风险.为确保单球驱动平衡机器人满足安全攸关机器人的正确性、安全性验证要求,在定理证明器HOL Light中,基于实分析库、矩阵分析库、机器人运动学和动力学库等定理证明库,构建单球驱动平衡机器人运动学和动力学的形式化模型,并进行高阶逻辑推导与证明. 展开更多

关键词 单球驱动平衡机器人 运动学和动力学 形式化验证 定理证明 HOL Light

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基于有限元方法的凸齿镇压器运动学和动力学分析 被引量：3

2

作者 张智泓 张广凯 +4 位作者 佟金 Stephen Carr 赖庆辉 张兆国 方秋容 《安徽农业科学》 CAS 2016年第2期325-329,共5页

为探索凸齿镇压器在作业过程中的运动学和动力学特性,基于验证有效性后的有限元模型,求解了凸齿镇压器外缘点运动轨迹和速度以及加速度随时间的变化规律曲线。结果表明:轮缘点所在凸齿冲击土壤的行为并未在轮缘点竖直方向速度最大时完成... 为探索凸齿镇压器在作业过程中的运动学和动力学特性,基于验证有效性后的有限元模型,求解了凸齿镇压器外缘点运动轨迹和速度以及加速度随时间的变化规律曲线。结果表明:轮缘点所在凸齿冲击土壤的行为并未在轮缘点竖直方向速度最大时完成;凸齿镇压器轮缘外一点的绝对运动轨迹呈波动状态的余摆线形式;凸齿镇压器轮缘点在接地位置有与前进方向相反的相对滑动。 展开更多

关键词 凸齿镇压器 土壤表面微形貌加工 有限元方法 运动轨迹求解 运动学和动力学分析

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对刚体平面运动的某些运动学和动力学性质的研究

3

作者 李志瑶 韩珊 《工业技术经济》 1996年第6期132-133,共2页

本文对刚体平面运动在特殊情况下的加速度瞬心和加速度投影定理做了较为全面的研究和总结,对刚体平面运动方程的直接推导和矩心可取点问题进行了讨论和证明。本文对教学和工程问题的研究有一定的参考价值。

关键词 刚体平面运动 运动学和动力学 加速度瞬心 加速度投影定理 旋转加速度 特殊情况 微分方程 质心运动定理 直接推导 工程问题

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液压转盘转向机构的运动学及动力学分析

4

作者 邓鹏 崔胜民 《机床与液压》 北大核心 2009年第12期101-103,160,共4页

提出了一种新型的液压转向系统,此系统用于转向轮距较小的场合。利用SIMULINK和坐标法对液压转盘转向机构进行运动学仿真分析,得出液压缸各运动参数随时间及转盘转角的变化曲线;采用图解法对其作动力学分析,确定液压缸驱动力的控制算法... 提出了一种新型的液压转向系统,此系统用于转向轮距较小的场合。利用SIMULINK和坐标法对液压转盘转向机构进行运动学仿真分析,得出液压缸各运动参数随时间及转盘转角的变化曲线;采用图解法对其作动力学分析,确定液压缸驱动力的控制算法及控制策略;最后运用LabVIEW程序设计液压缸动力控制界面。 展开更多

关键词 液压转盘 SIMULINK 运动学和动力学 控制策略 LABVIEW

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考虑动力学模型的非完整移动机器人运动规划 被引量：7

5

作者 郭丙华 胡跃明 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期443-446,共4页

针对非完整移动机器人,在运动学和动力学约束条件下提出了一种运动规划方法.在工作环境已知情况下,根据移动机器人的动力学模型和无打滑非完整运动约束条件,采用立方螺线对规划的路径光滑化,从而使得移动机器人易于跟踪所规划的路径,同... 针对非完整移动机器人,在运动学和动力学约束条件下提出了一种运动规划方法.在工作环境已知情况下,根据移动机器人的动力学模型和无打滑非完整运动约束条件,采用立方螺线对规划的路径光滑化,从而使得移动机器人易于跟踪所规划的路径,同时考虑了移动机器人速度的限制.最后采用Matlab对该算法进行了数值仿真,结果表明该方法是有效的. 展开更多

关键词 非完整移动机器人 运动学和动力学约束 运动规划

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曲柄摇杆式分插机构的动力学分析 被引量：2

6

作者 唐宾 时胜德 《农机化研究》 北大核心 2009年第10期52-56,共5页

曲柄摇杆分插机构具有结构简单、工作可靠和插秧质量好等特点,在水稻分插机中普遍使用。但由于分插机构做反复式运动必然产生惯性力,机构惯性力引起机器振动,限制了水稻插秧机生产率的提高。为此,对水稻插秧机摇杆式分插机构的动力学问... 曲柄摇杆分插机构具有结构简单、工作可靠和插秧质量好等特点,在水稻分插机中普遍使用。但由于分插机构做反复式运动必然产生惯性力,机构惯性力引起机器振动,限制了水稻插秧机生产率的提高。为此,对水稻插秧机摇杆式分插机构的动力学问题进行了研究,通过对曲柄摇杆分插机构的动力学分析、推秧过程的动力学分析以及碰撞过程的动力学分析,建立了栽植机构的动力学模型。利用上述方法找到了机器振动的原因,采用曲柄附加平衡块和改变缓冲垫刚度的办法,平衡并减少部分惯性力,提高单位时间工作插次,从而提高水稻插秧机的工作效率。 展开更多

关键词 水稻插秧机 曲柄摇杆分插机构 运动学和动力学分析 动力学模型 平衡配重

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车辆多体动力学模型的动态仿真 被引量：2

7

作者 余慧杰 韩平畴 《农业装备与车辆工程》 2006年第2期14-17,共4页

利用多体动力学分析软件对某国产轿车的动力学特性进行仿真。首先建立了包含前后悬架系统、转向系统以及轮胎的整车模型,并对与整车性能影响最大的悬架系统进行模拟测试和优化修改,从而提高车辆的操作稳定性和平顺性。最后用频率正弦扫... 利用多体动力学分析软件对某国产轿车的动力学特性进行仿真。首先建立了包含前后悬架系统、转向系统以及轮胎的整车模型,并对与整车性能影响最大的悬架系统进行模拟测试和优化修改,从而提高车辆的操作稳定性和平顺性。最后用频率正弦扫描的方法测试了整车模型的动力学特性。仿真结果显示,该车辆模型具有转向不足的特性,同时平顺性能也比较理想。用频率扫描仿真方法可以简单快速地获得车辆的整体模态特性,避免了随机振动分析方法要考虑随机振动信号的不确定性,为分析车辆动态特性提供了一种快速便捷的方法。 展开更多

关键词 多体动力学仿真 运动学和动力学特性 频率扫描 平顺性

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对技巧女三膝抛直体后空翻两周下动作的动力学和动动学特征的研究 被引量：4

8

作者 袁尽洲 《西安体育学院学报》 CSSCI 1995年第1期35-38,93,共5页

本文采用高速摄影与三维测力同步的方法，对技巧女三膝抛直体后空翻两周下动作进行了定量测试，揭示了该动作的动力学和运动学特征，进而提出了完成该动作的最佳配合技术特点．

关键词 运动学和动力学 技巧

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四足爬行机器人步态分析与运动控制 被引量：12

9

作者 陆卫丽 卞新高 +1 位作者 焦建 朱灯林 《机电工程》 CAS 2012年第8期886-889,共4页

为了实现液压作动的四足步行机器人的稳定行走,根据运动稳定裕量原则规划四足机器人的直行步态,保证三足支撑机体时稳定裕量为100 mm;针对液压缸运动加速度突变导致机体冲击振动的问题,提出了利用S型曲线作为各自由度的运动位移控制规... 为了实现液压作动的四足步行机器人的稳定行走,根据运动稳定裕量原则规划四足机器人的直行步态,保证三足支撑机体时稳定裕量为100 mm;针对液压缸运动加速度突变导致机体冲击振动的问题,提出了利用S型曲线作为各自由度的运动位移控制规律的方法。按照JQRI00型四足步行机器人原理样机的结构建立了虚拟样机模型,应用仿真软件对所设计步态进行了仿真,分析了步态的运动学、动力学特征和位移控制方法的运动特征;在四足步行机器人原理样机上进行了试验,并将试验与仿真结果进行了比较。研究结果表明,所设计的机器人步态可行,保证了机器人具有较好的行走稳定性;将S型曲线用于位移控制,消除了液压缸运动加速度的突变,进一步提高了机体运行的平稳性。 展开更多

关键词 四足机器人 步态规划 运动学和动力学分析 S型曲线

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三连杆移动机械臂模型与运动规划 被引量：8

10

作者 郭丙华 胡跃明 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期965-968,共4页

采用拉格朗日动力学方法和非完整动力学罗兹方程建立了三连杆移动机器臂运动学和动力学模型,并且利用该模型采用了人工势函数方法来驱动移动机械臂系统绕过障碍物到达目标位置.仿真的结果证明了该模型的正确性及其规划方法是有效的.

关键词 移动机械臂 运动学和动力学模型 运动规划

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长时间跑步对下肢关节生物力学变量对称性的影响 被引量：1

11

作者 高自翔 梅齐昌 +3 位作者 相亮亮 俞佩敏 Gusztáv Fekete 顾耀东 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期345-345,共1页

目的探讨在执行长时间的跑步诱导疲劳实验后下肢跑步步态是否存在运动学和动力学差异。方法招募15名男性业余跑步爱好者,年龄(22±1)岁,身高(173±8)cm,体重(65±7)kg,BMI(21.62±2)kg/m^(2)。采用Vicon 8摄像机运动捕... 目的探讨在执行长时间的跑步诱导疲劳实验后下肢跑步步态是否存在运动学和动力学差异。方法招募15名男性业余跑步爱好者,年龄(22±1)岁,身高(173±8)cm,体重(65±7)kg,BMI(21.62±2)kg/m^(2)。采用Vicon 8摄像机运动捕捉系统和Kistler测力板采集疲劳前后双侧运动学和动力学参数。跑步诱导疲劳实验是在跑步机上完成。 展开更多

关键词 跑步 疲劳实验 运动学和动力学 运动捕捉系统 关节生物力学 摄像机

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基于模型预测控制的移动机器人轨迹跟踪 被引量：12

12

作者 曾志文 卢惠民 +1 位作者 张辉 郑志强 《控制工程》 CSCD 北大核心 2011年第S1期80-85,共6页

通过分析与建立全向移动机器人运动学模型,研究了RoboCup中型组足球机器人的轨迹跟踪问题。采用线性化的全动态误差模型对系统进行描述,并在满足机器人的运动学约束及动力学约束条件下,应用基于拉盖尔函数的模型预测控制器产生最优控制... 通过分析与建立全向移动机器人运动学模型,研究了RoboCup中型组足球机器人的轨迹跟踪问题。采用线性化的全动态误差模型对系统进行描述,并在满足机器人的运动学约束及动力学约束条件下,应用基于拉盖尔函数的模型预测控制器产生最优控制序列,在保证跟踪动态性能的同时能够有效降低算法的计算量。仿真结果验证了算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 足球机器人 轨迹跟踪 拉盖尔函数 模型预测控制 运动学和动力学约束

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曲柄摇杆式载货爬楼车的仿真分析与优化设计 被引量：7

13

作者 曹冲振 姜鹏 +1 位作者 王凤芹 陈京邦 《机床与液压》 北大核心 2017年第9期149-152,共4页

电动载货爬楼车,可帮助操作人员轻松地实现重物安全快捷的上下楼梯,降低劳动强度。首先对曲柄摇杆式载货爬楼车进行方案分析,包括总体方案与爬楼装置曲柄摇杆机构的分析。然后基于Solid Works的motion与Simulation插件对曲柄摇杆式载货... 电动载货爬楼车,可帮助操作人员轻松地实现重物安全快捷的上下楼梯,降低劳动强度。首先对曲柄摇杆式载货爬楼车进行方案分析,包括总体方案与爬楼装置曲柄摇杆机构的分析。然后基于Solid Works的motion与Simulation插件对曲柄摇杆式载货爬楼车进行运动学、动力学仿真分析。对其进行了爬楼过程中行走轮中心的轨迹分析、电机与减速器的参数分析、曲柄摇杆机构的优化设计。仿真得到了相关动力参数及优化的结构参数,仿真结果表明曲柄摇杆式载货爬楼车方案可行且运行平稳。 展开更多

关键词 载货爬楼车 曲柄摇杆机构 SoHdWorks 运动学和动力学 优化设计

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确定下肢肌肉附着点空间坐标的研究及其应用 被引量：3

14

作者 单大卯 魏文仪 《天津体育学院学报》 CAS CSSCI 北大核心 2005年第4期41-43,共3页

采用近景摄影测量的先进技术,对人体(尸体)下肢肌肉的起止点进行量测;运用计算机进行编程解析,求得国人下肢肌肉附着点的三维坐标。建立下肢4个运动环节的独立坐标系;运用刚体方位广义坐标描述下肢环节运动;提供肌肉机能评定相关的定量... 采用近景摄影测量的先进技术,对人体(尸体)下肢肌肉的起止点进行量测;运用计算机进行编程解析,求得国人下肢肌肉附着点的三维坐标。建立下肢4个运动环节的独立坐标系;运用刚体方位广义坐标描述下肢环节运动;提供肌肉机能评定相关的定量参数资料。建立起止点坐标与有关的人体测量参数间的回归方程,为活体下肢肌肉起止点的推算提供依据。 展开更多

关键词 下肢肌肉 肌肉代起止点 环节独立坐标系 肌肉运动学和动力学参数 近景摄影测量

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薄分子云湍流结构函数的倾角改正及其应用

15

作者 钱磊 《天文学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期82-87,共6页

通过结构函数可以测量湍流的能量级联速率.在实际观测中,无法测量分子云中气体的3维速度,这使得其湍流结构函数难以测量.对垂直于视线方向的薄分子云的情形,结构函数Stt2可以通过云核速度弥散(core velocity dispersion,CVD)进行测量,CV... 通过结构函数可以测量湍流的能量级联速率.在实际观测中,无法测量分子云中气体的3维速度,这使得其湍流结构函数难以测量.对垂直于视线方向的薄分子云的情形,结构函数Stt2可以通过云核速度弥散(core velocity dispersion,CVD)进行测量,CVD2=1/2Stt2.对此进行推广,对于不垂直于视线方向的薄分子云,CVD2=1/2Stt2(1-1/8cos2θ)R2/3,其中,θ是视线方向与投影方向的夹角,平均投影距离与3维距离之比R可以用第2类椭圆积分E(k,φ)表示为R=2/πE(cosθ,π/2). 展开更多

关键词 星际介质:分子云 星际介质:运动学和动力学 星际介质:谱线

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OJ 287的引力波辐射研究 被引量：1

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作者 孙玉涛 刘杰英 +3 位作者 刘进忠 艾艳丽 周明 乔二林 《天文学报》 CSCD 北大核心 2010年第4期348-356,共9页

类星体OJ 287的研究已经有100多年的历史,它呈现周期性双峰爆发现象,爆发周期为12 yr,比较好地解释观测的模型是双黑洞模型,即次黑洞绕主黑洞运动,并撞击主黑洞吸积盘从而引起爆发.此模型合理地解释了OJ 287的光变曲线并正确预言了未来... 类星体OJ 287的研究已经有100多年的历史,它呈现周期性双峰爆发现象,爆发周期为12 yr,比较好地解释观测的模型是双黑洞模型,即次黑洞绕主黑洞运动,并撞击主黑洞吸积盘从而引起爆发.此模型合理地解释了OJ 287的光变曲线并正确预言了未来爆发时间,这间接证明了广义相对论进动效应以及引力波的存在.星系中心大质量黑洞是一类重要的引力波源,而精确确定了其内部组分运动学方程的星系非常少,由于双黑洞模型提供了精确的黑洞运动轨道,故可以在这个运动轨道基础上研究其引力波辐射.在已有工作基础上,采用后牛顿近似方法首次得到了引力波辐射功率和波形随时间的演化关系,根据目前引力波探测设备IPTA(International Pulsar Timing Array)的进展情况,未来十几年内对OJ 287的引力波直接探测将成为可能. 展开更多

关键词 类星体:个别: OJ 287 星系:运动学和动力学 引力波

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OJ287双黑洞轨道计算:3.5阶后牛顿近似 被引量：1

17

作者 武曙光 张杨 付正文 《天文学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期185-196,共12页

大质量双黑洞OJ287是一个强引力辐射源.为了探测其引力波信号,需要知道波形,而这主要是由轨道运动所决定.为此,从广义相对论3.5阶后牛顿近似的运动方程出发对OJ287的轨道进行仔细研究,取大黑洞位置固定作为近似,给出了后牛顿近似下3.5... 大质量双黑洞OJ287是一个强引力辐射源.为了探测其引力波信号,需要知道波形,而这主要是由轨道运动所决定.为此,从广义相对论3.5阶后牛顿近似的运动方程出发对OJ287的轨道进行仔细研究,取大黑洞位置固定作为近似,给出了后牛顿近似下3.5阶的次黑洞轨道解,比他人2.5阶的工作高了一阶.次黑洞撞击吸积盘面到光学爆发存在时间延迟,这对于确定轨道参数有很大影响.利用径向距离与爆发时间关系的线性模型,对最近7次爆发时刻的观测值拟合,给出了更精确的OJ287双黑洞的轨道参数及其运动轨道.分析了计算结果,研究运动特征,并且发现了两个新性质:次黑洞进动在初期增加,在晚期接近并和时,进动达到最大值,然后减小并越过0而趋于负值.尚不能确定晚期的这个行为是否由3.5阶近似不够准确所造成.运动方程中耗散性的辐射项,后牛顿2.5阶和3.5阶的系数具有相反的符号.这意味着3.5阶项反而是从外界吸收能量.但2.5阶与3.5阶之和仍然是向外辐射引力波的,体系能量变化率为负.这个工作的计算结果可以用来更精确地计算OJ287的引力辐射. 展开更多

关键词 类星体 个别 OJ287 星系 运动学和动力学 引力 后牛顿近似 引力波

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全向床椅靠背机构的仿真与有限元分析 被引量：5

18

作者 张洪 卢双 方娟 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第4期15-20,共6页

简单介绍了全向床椅的整体功能,建立了简化的靠背机构几何模型。根据几何模型机构简图,建立了靠背机构的数学模型,在MATLAB中对数学模型进行分析计算,得到数学模型的运动和受力曲线,验证靠背机构结构设计的可行性与合理性。在ADAMS中针... 简单介绍了全向床椅的整体功能,建立了简化的靠背机构几何模型。根据几何模型机构简图,建立了靠背机构的数学模型,在MATLAB中对数学模型进行分析计算,得到数学模型的运动和受力曲线,验证靠背机构结构设计的可行性与合理性。在ADAMS中针对几何模型实际情况,进行运动学和动力学仿真,得到几何模型的运动和受力曲线,验证靠背机构结构设计的可行性与合理性,并比较两种运动和受力曲线哪种更能使人体感到舒适。在动力学仿真中得到靠背机构最危险的受力状态,在ANSYS中针对这一状态进行有限元分析,验证靠背机构的强度。结果表明,靠背机构结构的设计是可行与合理的;两种运动和受力曲线中,靠背机构几何模型的运动和受力曲线更能使人体感到舒适;靠背机构的强度是合格的。 展开更多

关键词 靠背机构 运动学和动力学仿真 有限元分析

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10年以上太极拳练习者在双任务上楼梯时有更好的身体稳定性

19

作者 邵珠峰 宋祺鹏 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期336-336,共1页

目的探究有10年以上太极拳练习经验的老年人在双任务上楼梯的过程中是否具有更好的身体稳定性。方法招募15位具有10年以上太极练习经历的老年人作为太极组和15位没有任何规律运动经历的老年人作为不动组参与本研究。采用1个具有6级台阶... 目的探究有10年以上太极拳练习经验的老年人在双任务上楼梯的过程中是否具有更好的身体稳定性。方法招募15位具有10年以上太极练习经历的老年人作为太极组和15位没有任何规律运动经历的老年人作为不动组参与本研究。采用1个具有6级台阶的模拟楼梯和2块嵌在第3和第4级台阶上的KISTLER测力台以及1套Vicon 8摄像头的红外运动分析系统同步采集运动学和动力学数据。受试者被要求从起始位置开始逐级走上楼梯。 展开更多

关键词 身体稳定性 起始位置 同步采集 太极拳练习 摄像头 楼梯 测力台 运动学和动力学

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猎户座分子云团中弥散电离介质的视向速度及线强度比分布 被引量：1

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作者 吴金泰 蒋思艺 +1 位作者 雷磊 陈丙秋 《天文学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期103-115,共13页

恒星形成区是研究恒星形成物理过程最重要的天体物理实验室.猎户座分子云团是研究各种质量恒星形成和相关年轻恒星性质的一个著名天区.通过对恒星形成区的光学光谱分析,可以获取其内部热电离气体的运动学和化学性质.基于国家大科学装置... 恒星形成区是研究恒星形成物理过程最重要的天体物理实验室.猎户座分子云团是研究各种质量恒星形成和相关年轻恒星性质的一个著名天区.通过对恒星形成区的光学光谱分析,可以获取其内部热电离气体的运动学和化学性质.基于国家大科学装置郭守敬望远镜(LAMOST)的光谱观测数据,从LAMOST I期光谱巡天数据中筛选出8个指向猎户座分子云团的观测面板,获取了1300多条针对猎户座分子云团内弥散电离介质的有效光谱.选取不受星际介质污染的背景天光光谱构建超级天光,对这些光谱数据做减天光处理,并进一步测量其发射线性质,包括Hα、[NⅡ]λ6584、[SⅡ]λλ6717和6731等发射线的中心波长和积分流量等.最后给出猎户座分子云团内弥散电离介质的视向速度和线强度比分布情况. 展开更多

关键词 恒星:形成 星际介质:云 星际介质:运动学和动力学 技术:光谱学

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