前庭功能訓(xùn)練器的運(yùn)動(dòng)學(xué)和平衡優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、前庭功能訓(xùn)練器主要是用來訓(xùn)練人體前庭器官的耐受能力，目前已經(jīng)是航空航天領(lǐng)域里一個(gè)必須通過的訓(xùn)練科目，同時(shí)也是飛行人員選拔的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，并且關(guān)于這類訓(xùn)練器的發(fā)展來說還有很多可以改進(jìn)的空間。本文研究的前庭功能訓(xùn)練器是基于球面4R空間機(jī)構(gòu)的第一代產(chǎn)品，以球面4R空間機(jī)構(gòu)及其普通形式作為研究對(duì)象，并結(jié)合理論運(yùn)算與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和平衡優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容為：
　　首先，系統(tǒng)地介紹了前庭功能訓(xùn)練器的

2、整體結(jié)構(gòu)，結(jié)合了其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化后的球面4R空間機(jī)構(gòu)特性，并通過其運(yùn)行狀態(tài)的對(duì)比闡述了前庭功能訓(xùn)練器的工作原理。
　　其次，利用G-K通用公式和一般自由度公式推導(dǎo)出該前庭功能訓(xùn)練器是個(gè)單自由度球面4R空間機(jī)構(gòu)，采用四元數(shù)法解析推導(dǎo)出各桿長(zhǎng)之間的關(guān)系式。運(yùn)用UG強(qiáng)大的建模能力將前庭功能訓(xùn)練器的桿件以及主要零件進(jìn)行三維實(shí)體建模，完成虛擬樣機(jī)建模，運(yùn)用UG MOTION進(jìn)行虛擬樣機(jī)的整體和各桿件的運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證了該球面4R空間機(jī)構(gòu)的自由度為1

3、和實(shí)現(xiàn)了空間X、Y、Z三軸向上的運(yùn)動(dòng)；并對(duì)人體模型在空間上的平移、速度、角速度變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，仿真數(shù)據(jù)結(jié)果分析引出機(jī)構(gòu)存在的不平衡問題，為機(jī)構(gòu)的平衡優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　然后，采用添加平衡塊的方法來完成基于球面4R空間機(jī)構(gòu)的前庭功能訓(xùn)練器平衡優(yōu)化設(shè)計(jì)。再通過初步計(jì)算得出各桿件上平衡塊的質(zhì)量,利用UG強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力采用多次迭代的方法計(jì)算得出最優(yōu)平衡塊質(zhì)量與各桿件重心坐標(biāo)。運(yùn)用UG MOTION再次將優(yōu)化后的虛擬樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真