前庭功能訓練器的運動學和平衡優(yōu)化設計研究.pdf

1、前庭功能訓練器主要是用來訓練人體前庭器官的耐受能力，目前已經是航空航天領域里一個必須通過的訓練科目，同時也是飛行人員選拔的一個關鍵指標，并且關于這類訓練器的發(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練器是基于球面4R空間機構的第一代產品，以球面4R空間機構及其普通形式作為研究對象，并結合理論運算與計算機輔助設計的方式進行了運動學分析和平衡優(yōu)化設計。
　　本文的主要研究內容為：
　　首先，系統(tǒng)地介紹了前庭功能訓練器的

2、整體結構，結合了其機構簡化后的球面4R空間機構特性，并通過其運行狀態(tài)的對比闡述了前庭功能訓練器的工作原理。
　　其次，利用G-K通用公式和一般自由度公式推導出該前庭功能訓練器是個單自由度球面4R空間機構，采用四元數法解析推導出各桿長之間的關系式。運用UG強大的建模能力將前庭功能訓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空間機構的自由度為1

3、和實現了空間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，仿真數據結果分析引出機構存在的不平衡問題，為機構的平衡優(yōu)化設計提供依據。
　　然后，采用添加平衡塊的方法來完成基于球面4R空間機構的前庭功能訓練器平衡優(yōu)化設計。再通過初步計算得出各桿件上平衡塊的質量,利用UG強大的數學運算能力采用多次迭代的方法計算得出最優(yōu)平衡塊質量與各桿件重心坐標。運用UG MOTION再次將優(yōu)化后的虛擬樣機進行運動仿真