Математическое моделирование ходьбы двуногого аппарата, снабженного управляемыми стопами, с вертикальной некомфортабельностью Морозова Е.А., Глухова Л.В. - презентация

1 Математическое моделирование ходьбы двуногого аппарата, снабженного управляемыми стопами, с вертикальной некомфортабельностью Морозова Е.А., Глухова Л.В. Научный руководитель – д.т.н., профессор Тимбай И.А. Самарский государственный аэрокосмический университет

2 Цель работы: Математическое моделирование ходьбы двуногого аппарата, снабженного управляемыми стопами, с вертикальной некомфортабельностью; Математическое моделирование ходьбы двуногого аппарата, снабженного управляемыми стопами, с вертикальной некомфортабельностью; Сравнение энергетических характеристик при ходьбе в зависимости от вида походки (комфортабельная и некомфортабельная). Сравнение энергетических характеристик при ходьбе в зависимости от вида походки (комфортабельная и некомфортабельная).

3 Для плоской модели двуногого устройства рассмотрены следующие виды походок: 1. Полная походка (без стоп) – походка, при которой в фазе опоры нога имеет конфигурацию «коленкой вперед», а в фазе переноса – «коленкой назад». 2. Симметричная «человеческая» походка (без стоп) – походка «коленкой вперед». 3. Комфортабельная походка (без стоп). 4. Комфортабельная походка с управляемыми стопами. 5. Некомфортабельная походка с управляемыми стопами.

4 Условная схема плоской модели двуногого устройства

5 Исходные данные: Исходные данные: M 1 = 40 кг, m а = m b = 5 кг, m 0 = 10 кг, 2a = 2b = м, l = 0.85 м, L = 0.7 м, a* = 0.03 м. Искомые функции:

6 Для комфортабельной и некомфортабельной походок движения корпуса аппарата определяются следующими формулами: (1) где - постоянные величины, удовлетворяющие соотношениям где – период движения. где Т – период движения.

7 Декартовы координаты точки О подвеса ног вычисляются по следующим формулам: - при комфортабельном передвижении: - при некомфортабельном передвижении: где - произвольные постоянные.

8 Таким образом, имеется задача параметрической оптимизации В случае комфортабельной ходьбы с девятью свободными параметрами: В случае некомфортабельной ходьбы с тринадцатью свободными параметрами:

9 Примеры оптимизированной комфортабельной и некомфортабельной ходьбы с длиной шага L = 0,7 м и максимальной высотой подъема переносной ноги над поверхностью а* = 0,03 м. Комфортабельная ходьба Некомфортабельная ходьба

10 В результате проведенной работы: Исследована математическая модель ходьбы двуногого аппарата, снабженного управляемыми стопами; Исследована математическая модель ходьбы двуногого аппарата, снабженного управляемыми стопами; Подобраны коэффициенты необходимые для получения оптимального значения энергетических затрат при некомфортабельной ходьбе; Подобраны коэффициенты необходимые для получения оптимального значения энергетических затрат при некомфортабельной ходьбе; Разработан алгоритм ходьбы в случае с вертикальной некомфортабельностью. Разработан алгоритм ходьбы в случае с вертикальной некомфортабельностью.