刚体运动

摘要： 基于矢量场的Helmholtz分解定理,重新审视刚体运动学,分析了速度场与加速度场的构成成分.分别导出了速度场与加速度场的梯度、散度与旋度的表达式,井阐述了各自的力学含义.

摘要： 高维球面样条曲线拟合技术在计算机动画和惯性导航等领域都受到广泛地关注.实际中常需球面曲线插值给定的数据点,并要求曲线具有一定的连续性和良好的局部性质.此前的方法存在一定的局限性.为此,基于球面Bézier曲线,提出了一种仅利用插值点位置信息便可在任意维空间中构造C 2球面插值样条曲线的新方法.首先,通过映射拟合出了插值点处的高阶导矢,然后给出了曲线段在端点处C 2 Hermite插值的充要条件,即控制顶点的解析计算方法,最后构造出C 2连续的球面Bézier插值样条曲线.该方法属于局部构造方法,样条曲线上个别插值点的扰动不会对全局产生影响;样条曲线具有显式表达式,无需通过非线性方程组求解控制点坐标.数值实验表明,该方法适用范围广,局部性质好,灵活度高.

摘要： 高维球面样条曲线拟合技术在计算机动画和惯性导航等领域都受到广泛地关注。实际中常需球面曲线插值给定的数据点,并要求曲线具有一定的连续性和良好的局部性质。此前的方法存在一定的局限性。为此,基于球面Bézier曲线,提出了一种仅利用插值点位置信息便可在任意维空间中构造C^(2)球面插值样条曲线的新方法。首先,通过映射拟合出了插值点处的高阶导矢,然后给出了曲线段在端点处C^(2)Hermite插值的充要条件,即控制顶点的解析计算方法,最后构造出C^(2)连续的球面Bézier插值样条曲线。该方法属于局部构造方法,样条曲线上个别插值点的扰动不会对全局产生影响;样条曲线具有显式表达式,无需通过非线性方程组求解控制点坐标。数值实验表明,该方法适用范围广,局部性质好,灵活度高。

摘要： 欧拉运动定律是牛顿运动定律的延伸,可以应用于多粒子系统运动或刚体运动,描述多粒子系统运动或刚体的平移运动、旋转运动分别与其感受的力、力矩之间的关系。在艾萨克·牛顿发表牛顿运动定律之后超过半个世纪,于1750年,莱昂哈德·欧拉才成功地表述了这定律。欧拉第一定律以方程表达为.

摘要： 图形旋转是将一个图形绕着一个定点沿某个方向转动一个角度的刚体运动。其本质可以理解为用图形中一个点的旋转带动整个图形所有点的同时旋转。1.以点切入,理解点的旋转。出示图1。思考:点B绕点A旋转一周会出现怎样的结果?

摘要： 欧拉运动定律是牛顿运动定律的延伸,可以应用于多粒子系统运动或刚体运动,描述多粒子系统运动或刚体的平移运动、旋转运动分别与其感受的力、力矩之间的关系。在艾萨克·牛顿发表牛顿运动定律之后超过半个世纪,于1750年,莱昂哈德·欧拉才成功地表述了这定律。

摘要： 自由放置在水池中的乏燃料贮存格架,受到地震载荷作用时,格架应力分析是基于格架无刚体运动的假设进行的.在保证结构完整性的基础上,需要进一步分析格架的刚体运动,以确保格架不发生倾翻、格架滑移距离小于设计边距.阐述一种适用于工程计算的简化分析方法,能够简便的进行乏燃料贮存格架的刚体运动分析,适用于核电项目的工程设计并具有一定的保守性.

摘要： 变位为人工构造物损害劣化评估的主要数据,透过监测所得变位研析构造物安全、稳定程度,可作为后续检修、补强或重建等处理对策研判的依据.隧道与地下工程建成营运后,其结构安全稳定及影响因素难于显着异状出现前有效预测.本研究提出三维变位解析方法,将监测所得高精密三维变位拆解为隧道断面整体的刚体运动以及变形,刚体运动再依据断面区域坐标,区分为平面上的平、立面变位以及面外变位分量;透过连续的变位监测结果,即可掌握隧道变位及变形特性,提供结构维护管理的关键资讯.文中并以台湾东南部某山岳隧道为例,该隧道通过一深层潜移边坡,1989年建成后变位持续发生,导致衬砌裂缝等异状,历经多次补强加固仍无法抑止.本研究撷取2009-2012年第二次补强前的高精度三维绝对变位监测结果进行分析,并依据变形特性将监测区段区分为严重变形区、变形区、渐变区与无显着变形区等七个区段,实例说明本研究所提三维变位解析方法应用.

摘要： 绝大多数空间飞行器都可近似为刚体,对于刚体目标,自旋稳定是最简单、最常用的定向方法之一.通过对空间自旋稳定目标转轴方向以及自旋角速度的测量,追踪飞行器可以对目标飞行器进行捕获.应用摄像测量的方法对目标飞行器的转轴进行测量,摄像测量方法具有非接触、被动、实时和高精度等优点.先通过摄像测量的方法得到目标表面特征点的位置坐标和速度矢量,然后根据刚体运动理论列出目标在惯性坐标系下的运动方程,通过求解该方程得到目标飞行器自旋轴在空间的指向和自旋角速度的大小.数值仿真实验结果表明,通过摄像测量的方法并结合刚体的基本运动方程,可以准确地求解出空间自旋稳定目标的转轴方向和自转角速度大小.

摘要： 为了获得萤火一号火星探测器在与福布斯—土壤火星探测器组合状态下的力学特性,对萤火一号火星探测器与福布斯-土壤火星探测器联合状态下的各项力学试验进行了分析.首先阐述了各项联合力学试验的目的,方法及试验条件,然后对试验进行了分析,并与国内力学试验进行对比.通过分析,得到萤火一号火星探测器与福布斯-土壤火星探测器组合后的一阶横向频率为15Hz左右,一阶纵向频率为30Hz左右,萤火一号火星探测器在联合试验中近乎做刚体运动.该文对中国目前正在开展的自主火星探测工程具有一定工程参考价值.

摘要： 基于传统网格速度理论,发展了一种在固定网格上计算翼型沉浮俯仰振荡非定常气动力的方法,并把这种方法运用于机翼阵风响应计算.求解非定常Euler方程时,用网格速度模拟流场的运动是可行的;求解非定常N-S方程时,必须加入粘性通量修正.采用网格速度方法模拟机翼的刚体运动,计算三维自由弹性机翼在方波和1-cos阵风下的广义坐标响应,和动网格方法以及Nastran计算的结果一致,采用网格速度方法模拟机翼的刚体运动能避免由于网格大变形带来的误差,避免局部的网格剪切问题,使得程序具有很好的鲁棒性.

摘要： 为了对水下细长体的流固耦合特性进行分析，本文建立细长体结构的平面运动学方程；为了捕捉结构的振动特性,采用双渐进法给出与之相应的体流动力学方程，形成以"流-刚-弹耦合"为特点的方程组。在时域中推进编程求解耦合方程组，得到结构的刚体运动轨迹、弹性振动情况。并与传统有限元方法进行对比，验证了本文方法的正确性及合理性。以此为理论依据，对潜艇为代表的水下船舶结构的"流-刚-弹耦合"特性进行分析。研究表明：水下细长结构在水动压力的作用下，流体、刚体运动、弹性振动存在着耦合现象,本文将刚体运动与弹性振动分别求出,直观的体现了"流-刚-弹耦合"这一现象。

摘要： 台球作为刚体运动的典型例证,主球与目标球的碰撞过程符合刚体运动的基本规律.本文运用理论力学的基本原理,对斯诺克台球击球、碰撞和主球运动过程中的受力情况,以及台球碰撞后的运动情况,进行了计算与分析,对台球运动可以提供理论性指导与实践建议.

摘要： 为了节约发射成本以及降低展开能耗,大量轻质的薄膜、绳索材料广泛的应用于空间轨道上可展开结构之中.这些轻质结构在展开过程中将会经历大范围的刚体运动和大的弹性变形相互耦合的复杂运动,因此这些部件需要考虑为柔性体.近年来,绝对节点坐标方法已经被广泛应用于柔性多体系统的动力学研究之中,该方法采用非增量有限元方法对柔性体进行离散,并利用连续介质力学理论建立单元的控制方程,并且对柔性体的运动形式和变形没有任何假设,使得该方法尤其适合于研究大范围刚体运动与大弹性变形的相互耦合的运动.同时对于变形较小的物体可假设为刚性体,采用自然坐标方法来描述.绝对节点坐标方法与自然坐标方法建模方法统称为绝对坐标方法,该方法可以精确高效的描述复杂的刚柔耦合系统,并且给研究刚柔耦合系统带来很大的便利,例如使得系统的质量矩阵为常数以及可以简洁地描述多体间复杂的约束情况.因此,本文采用该方法对星体-机械臂模型进行了展开动力学研究,并提出了一种简单、有效施加力矩的方法.最后数值结果与商业软件MSC.ADAMS对比研究验证了该方法对于分析大型空间刚柔耦合展开动力学的可行性.

摘要： 冲击振动试验几乎已是电声产品、车辆电子、资讯产品、手机等，在研发过程或出厂前之可靠度品质试验必要实施的项目，同时在车辆撞击试验，亦需透过冲击加速规进行监测，可见冲击校正之技术与工业发展密不可分。目前NML仅提供比较式校正服务，校正能量为1000 m/s2～10000 m/s2，因欠缺原级校正系统，无法提供「系统标准自我追溯」，必须将标准件送往具原级校正之标准寅验室(如德国PTB)，委托进行原级标准的传递校正工作，校正系统必须暂停服务4个月，因此造成业界送校的困扰。监於此，拟建立冲击振动原级校正系统之标准技术，并针对业界最常用到之冲击能量所需，建构刚体运动(rigid bodymotion)位移式校正系统。刚体运动位移式冲击技术，主要利用冲击块撞击波形产生块，待测冲击加速规承受特定冲击波形後，产生电压输入至数位高频记录器，同时利用雷射干涉仪量测该加速规的瞬间振动位移量，计算後就可以得到正确的冲击加速度值，以计算加速规之灵敏度值，内文除了针对刚体运动方法之技术探讨外，并列举本实验室的实际模拟结果，以验证其可行性并为明年建构校正系统做准备。

摘要： 在闹市区狭小的空间内拆除高层钢筋混凝土框剪结构是近几年频繁遇到的问题。根据重庆米兰大厦建筑结构特点和环境条件,应用运动学、动力学原理,针对性地研究、设计控爆方案,有效控制结构体爆后运动规律。同时应充分利用坍落时结构体的相互运动,将重力势能转化为对结构体自我破碎的机械能,减轻坍落时的触地振动,有效控制压迫空气成风量级,合理利用有限的坍堆空间,大大降低工程风险。

摘要： 本发明公开了空间运动刚体上一点运动轨迹的追踪与再现方法。在被测构件的测量空间布置2个以上激光跟踪仪，使其测量范围依次覆盖被测点在不同时段的运动范围，通过各激光跟踪仪局部坐标系与静坐标系之间坐标变换关系使测量数据统一基准；通过将坐标变换后的各激光跟踪仪测量数据在同一坐标系中以不同的线型或颜色显示，最终获取被测的空间运动刚体上一点运动轨迹与其运动时间之间的精确对应关系，解决了单激光跟踪仪数据采集不全和多激光跟踪仪测量数据冗余的技术难题，具有简单、直观的优点，且各激光跟踪仪测量数据经数据处理后，其中所包含的空间运动刚体上一点运动轨迹的信息，可既不重复又不遗漏的精确再现。

摘要： 本发明涉及一种基于工业机器人和单目相机的定轴运动刚体空间位置识别方法，将相机安装于机器人末端，针对外形不规则的定轴运动刚体，利用激光跟踪仪建立靶标坐标系、机器人基坐标系；通过测量单目相机端面和机器人法兰面的点分别对两平面进行拟合，获得平面法向量，找到单目相机端面与机器人法兰面的关系，控制机器人将单目相机调整至适当位置；再利用棋盘格标定板对相机的内、外参数进行标定，获得相机图像坐标系与世界坐标系的转换关系；最后对待测定轴运动刚体进行图像采集，通过图像坐标系与世界坐标系的转换关系即可根据刚体自身的特征点及边缘线求得其准确位置。

摘要： 本发明公开了空间运动刚体上一点运动轨迹的追踪与再现方法。在被测构件的测量空间布置2个以上激光跟踪仪，使其测量范围依次覆盖被测点在不同时段的运动范围，通过各激光跟踪仪局部坐标系与静坐标系之间坐标变换关系使测量数据统一基准；通过将坐标变换后的各激光跟踪仪测量数据在同一坐标系中以不同的线型或颜色显示，最终获取被测的空间运动刚体上一点运动轨迹与其运动时间之间的精确对应关系，解决了单激光跟踪仪数据采集不全和多激光跟踪仪测量数据冗余的技术难题，具有简单、直观的优点，且各激光跟踪仪测量数据经数据处理后，其中所包含的空间运动刚体上一点运动轨迹的信息，可既不重复又不遗漏的精确再现。

摘要： 本申请涉及红外线捕捉技术领域，尤其是一种主动式动作捕捉刚体以及运动捕捉系统。主动式动作捕捉刚体包括壳体、控制单元以及发光组件；控制单元于所述壳体内；发光组件设置有多个，多个所述发光组件间隔排布于所述壳体的外侧；控制单元与发光组件电连接，以控制发光组件发光。发光组件在控制单元的控制作用下可以发光，在动捕捉系统中被识别率高，精度高，适合应用于对摄像机精细而微妙的运动轨迹追踪。

摘要： 本发明公开了一种基于惯性传感器的刚体运动追踪系统及其工作方法，该系统包括可附着在刚体上的惯性传感器节点和数据采集处理终端。惯性传感器节点包含惯性传感器、计算模块和无线通信模块。数据采集处理终端包含无线通信模块和计算机系统。用户将惯性传感器节点布置在刚体上，节点实时采集传感器数据并无线传输至数据采集处理终端。当运动结束，计算机系统执行运动追踪和运动分析算法，对数据做预处理，获知惯性传感器节点的加速度，并计算其速度和运动轨迹，再基于惯性传感器节点的姿态以及刚体上其他点和传感器节点的相对位置关系对这些点的运动轨迹进行还原，最终可以呈现刚体选定点的运动轨迹并对运动过程中发生的平移和旋转进行分析。

摘要： 本发明公开了一种刚体运动捕捉方法及装置、AGV位姿捕捉系统。获取光学标志在各个图像中成像的二维位置信息；根据已知刚体在上一时刻的位姿信息预测得到已知刚体上的光学标志在当前时刻的预测三维位置信息；将已知刚体上的光学标志的预测三维位置信息转换为预测二维位置信息；将已知刚体上的光学标志的预测二维位置信息与成像的二维位置信息进行匹配，确定已知刚体上的光学标志在各个图像中成像的二维位置信息；将已知刚体上的光学标志在各个图像中成像的二维位置信息转换为三维位置信息；根据预先存储的已知刚体上的光学标志之间的位置关系及三维位置信息，确定已知刚体在当前时刻的位姿信息。本发明解决了运动捕捉系统的工作效率较低的问题。

摘要： 本发明属于模型实验靶舱设计实验测试技术领域，具体涉及一种应用于水下大脉宽爆炸实验的铰连接式刚体运动控制装置。本发明将传统的浮筒用圆形水箱代替，便于调节起浮的高度，有效的减小传统浮筒的上下摆幅问题，控制整个装置的刚体运动位移，并且能降低冲击波对装置的影响。本发明中圆形水箱及环形水箱之间通过三角架及单向铰链连接，能够方便地调节两者之间的距离；钢丝绳使用柔性材料，利用其柔性特征降低瞬间爆炸对环形水箱的冲击影响。本发明便于调节炸药和舰体的位置关系，采用环形水箱较传统的浮箱能够使冲击波从中间穿过，减小冲击波对实验的影响；板架提供配重，减小爆炸冲击引起巨大的晃动。

摘要： 本发明提供了一种回转刀具刚体运动包络面解析计算方法、系统，包括：步骤1：获取回转刀具刚体运动过程形成的扫掠体，将扫掠体用共形几何代数表示为双参数球族；步骤2：获取双参数球族的包络面，将包络面用共形几何代数表示为双参数球族与两个双参数平面族的交集；步骤3：用共形几何代数求解包络面解析表达式；步骤4：在回转刀具为环刀的情况下，根据求解包络面解析表达式的结果确定包络面的有效部分。本发明包络面计算过程具有十分简洁的形式，有利于计算机编程和程序执行过程的高效性，所得包络面解析表达式可以紧凑地将两个分离曲面进行统一表示，同时建立起包络面与轴迹面之间的关联，便于进行刀位规划。

摘要： 本发明属于模型实验靶舱设计实验测试技术领域，具体涉及一种应用于水下大脉宽爆炸实验的铰连接式刚体运动控制装置。本发明将传统的浮筒用圆形水箱代替，便于调节起浮的高度，有效的减小传统浮筒的上下摆幅问题，控制整个装置的刚体运动位移，并且能降低冲击波对装置的影响。本发明中圆形水箱及环形水箱之间通过三角架及单向铰链连接，能够方便地调节两者之间的距离；钢丝绳使用柔性材料，利用其柔性特征降低瞬间爆炸对环形水箱的冲击影响。本发明便于调节炸药和舰体的位置关系，采用环形水箱较传统的浮箱能够使冲击波从中间穿过，减小冲击波对实验的影响；板架提供配重，减小爆炸冲击引起巨大的晃动。

摘要： 本实用新型公开了一种强冲击刚体运动加速度传感器，包括传感器本体、热缩套以及粘接圈，所述传感器本体的外部固定连接固定块，所述固定块的右侧设有螺纹管，所述固定块的外部套结热缩套，所述热缩套的一端设有粘接圈，所述粘接圈固定连接在固定块的外部。该一种强冲击刚体运动加速度传感器，通过在传感器本体的外部增设热缩套，较好的解决了传统强冲击刚体运动加速度传感器在使用时连接处防护性能不强的问题，当固定块外部的螺纹管拧入到对应的需要测量的设备上时，只需要使用到热风机对热缩套进行加热，即可让热缩套受热收缩贴合在设备的连接处，从而在外部实现二次密封的效果，整体结构简单，安装和拆卸时非常的方便，实用性较强。