前庭功能訓(xùn)練器的運動學(xué)和平衡優(yōu)化設(shè)計研究.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)域里一個必須通過的訓(xùn)練科目，同時也是飛行人員選拔的一個關(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空間機構(gòu)的第一代產(chǎn)品，以球面4R空間機構(gòu)及其普通形式作為研究對象，并結(jié)合理論運算與計算機輔助設(shè)計的方式進行了運動學(xué)分析和平衡優(yōu)化設(shè)計。
　　本文的主要研究內(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)合了其機構(gòu)簡化后的球面4R空間機構(gòu)特性，并通過其運行狀態(tài)的對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)練器是個單自由度球面4R空間機構(gòu)，采用四元數(shù)法解析推導(dǎo)出各桿長之間的關(guān)系式。運用UG強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行三維實體建模，完成虛擬樣機建模，運用UG MOTION進行虛擬樣機的整體和各桿件的運動仿真，驗證了該球面4R空間機構(gòu)的自由度為1

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