RU2004106542A

RU2004106542A - Способ оценки реакций опоры и способ оценки моментов суставов двуногого шагающего тела

Info

Publication number: RU2004106542A
Application number: RU2004106542/02A
Authority: RU
Inventors: Масаказу КАВАИ (JP); Масаказу КАВАИ; Ясуси ИКЕУЧИ (JP); Ясуси ИКЕУЧИ; Хисаси КАТО (JP); Хисаси КАТО
Original assignee: Хонда Гикен Когьо Кабусики Кайся (Jp); Хонда Гикен Когьо Кабусики Кайся
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2005-06-10
Also published as: CA2456152A1; EP1424172A1; CN1320985C; EP1424172B1; KR100869264B1; KR20040030885A; CA2456152C; JP4184679B2; US7054763B2; CN1537040A; EP1424172A4; WO2003015997A1; JP2003117857A; US20040206164A1; DE60235998D1; RU2296668C2

Claims

1. Способ оценки сил реакции опоры, действующих на соответствующие ноги двуногого шагающего тела, предусматривающий первый этап определения является ли состояние движения ног двуногого шагающего тела состоянием одного положения, в котором только одна из ног находится в контактном взаимодействии с грунтом, или состоянием двух положений, в котором обе ноги находятся в контактном взаимодействии с грунтом; второй этап последовательного определения положений центра тяжести двуногого шагающего тела, в то время как последовательно определяют также ускорения центра тяжести в абсолютной системе координат, зафиксированной относительно грунта, при использовании данных временного ряда положений центра тяжести; третий этап последовательного определения расчетного значения равнодействующей силы реакции опоры на основе уравнения движения центров тяжести, представленного массой двуногого шагающего тела, ускорением силы тяжести, ускорениями центра тяжести и равнодействующей силы реакции опоры, которая является результирующей силой сил реакции опоры, действующих на соответствующие ноги; четвертый этап последовательного измерения времени, прошедшего от начала состояния двух положений до его конца, каждый раз, когда начинается состояние двух положений; пятый этап для измерения скорости движения двуногого шагающего тела, по меньшей мере, во время или перед началом каждого состояния двух положений; этап последовательного определения расчетных значений равнодействующей силы реакции опоры, когда двуногое шагающее тело находится в состоянии одного положения, как расчетных значений сил реакции опоры, действующих на одну ногу, находящуюся в контактном взаимодействии с грунтом, и этап последовательного определения расчетных значений сил реакции опоры, действующих на одну из двух ног, когда двуногое шагающее тело находится в состоянии двух положений, причем одна нога расположена на задней стороне относительно направления перемещения двуногого шагающего тела, на основе характеристических данных предварительно установленных как показатель характеристик изменений в силе реакции опоры, действующей на одну ногу в зависимости от прошедшего времени состояния двух положений и скорости движения двуногого шагающего тела, и последовательного определения расчетных значений сил реакции опоры, действующих на другую ногу, путем вычитания определенных расчетных значений сил реакции опоры одной ноги из расчетных значений равнодействующей силы реакции опоры.

2. Способ по п.1, в котором характеристическими данными являются данные, определяющие зависимость между отношением силы реакции опоры одной ноги к равнодействующей силе реакции опоры в начале состояния двух положений и отношением прошедшего времени к длительности от начала до конца состояния двух положений, а длительность состояния двух положений оценивают из измеренного значения скорости движения на основе предварительно установленной корреляции между скоростью движения двуногого шагающего тела и длительностью состояния двух положений, а расчетные значения сил реакции опоры, действующих на одну ногу, последовательно определяют на основе расчетного значения длительности состояния двух положений, измеренного значения прошедшего времени, расчетного значения равнодействующей силы реакции опоры в начале состояния двух положений, и характеристических данных.

3. Способ по п.1, дополнительно предусматривающий измерение угла отклонения голени под коленным суставом каждой ноги двуногого шагающего тела и угла отклонения бедра между тазобедренным суставом и коленным суставом ноги в начале каждого состояния двух положений; вычисление, в начале каждого состояния двух положений, величины смещения положения нижней концевой части голени ноги относительно тазобедренного сустава ноги, находящейся на задней стороне относительно направления перемещения двуногого шагающего тела, причем смещение имеет место в направлении перемещения двуногого шагающего тела от начала предшествующего состояния двух положений, на основе измеренных значений углов отклонения бедра и голени ноги и предварительно определенных размеров бедра и голени ноги каждый раз, как начинается состояние двух положений; и измерение времени, прошедшего от начала каждого состояния двух положений до начала следующего состояния двух положений, как прошедшего время за один шаг, причем на пятом этапе, каждый раз, как начинается состояние двух положений, величину смещения, вычисленную в начале, делят на прошедшее за один шаг время, измеренное от начала предшествующего состояния двух положений до начала настоящего состояния двух положений для определения измеренного значения скорости движения.

4. Способ по п.1, дополнительно предусматривающий последовательное измерение ускорения в вертикальном направлении нижней части туловища, соседней с тазобедренным суставом, где туловище поддерживается на двух ногах через промежуточные тазобедренные суставы ног, причем состояние движения двуногого шагающего тела определяют на первом этапе как начало состояния двух положений и конец состояния одного положения, если ускорение в вертикальном направлении нижней части туловища увеличивается до заданного порогового значения или более, и как конец состояния двух положений и начало состояния одного положения, если расчетное значение силы реакции опоры, действующей на ногу на задней стороне относительно направления перемещения двуногого шагающего тела в состоянии двух положений, уменьшается до заданного порогового значения или меньше.

5. Способ по п.2, предусматривающий измерение ускорения в вертикальном направлении нижней части туловища, соседней с тазобедренным суставом, где туловище поддерживается на двух ногах через промежуточные тазобедренные суставы ног, причем состояние движения двуногого шагающего тела определяют на первом этапе как начало состояния двух положений и конец состояния одного положения, если ускорение в вертикальном направлении нижней части туловища увеличивается до заданного порогового значения или более, и как конец состояния двух положений и начало состояния одного положения, если измеренное значение времени, прошедшего от начала состояния двух положений, достигает расчетного значения длительности состояния двух положений.

6. Способ по п.1, предусматривающий последовательное измерение углов отклонения туловища, поддерживаемого на двух ногах через промежуточные тазобедренные суставы соответствующих ног, углов сгибания, по меньшей мере, тазобедренных суставов и коленных суставов соответствующих ног и ускорений заданной опорной точки двуногого шагающего тела в абсолютной системе координат, причем на втором этапе, последовательно на основе углов отклонения туловища, углов сгибания тазобедренных суставов и коленных суставов, модели связи жестких тел, представляющей двуногое шагающее тело в виде узла соединения множества жестких тел, предварительно определенных масс отдельных частей двуногого шагающего тела, которые соответствуют отдельным жестким телам модели связи жестких тел, и предварительно определенных положений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, определяют положения центра тяжести двуногого шагающего тела относительно опорной точки, ускорения центра тяжести относительно опорной точки последовательно определяют на основе данных временного ряда положений центра тяжести, а ускорения центра тяжести в абсолютной системе координат определяют из ускорений центра тяжести относительно опорной точки и ускорений опорной точки в абсолютной системе координат.

7. Способ по п.6, в котором опорную точку устанавливают в туловище.

8. Способ по п.6, в котором туловище имеет талию, соединенную с двумя ногами через промежуточные тазобедренные суставы, а грудная клетка расположена на талии так, что она может отклоняться относительно талии, в котором углы отклонения туловища, используемые для определения положения центра тяжести, являются углами отклонения талии и грудной клетки,

9. Способ по п.8, в котором модель связи жестких тел является моделью, в которой голени под коленными суставами соответствующих ног, бедра между коленными суставами и тазобедренными суставами, талия и тело, которое содержит грудную клетку, расположенную на верхней стороне талии двуногого шагающего тела, соответственно представлены в виде жестких тел.

10. Способ оценки моментов суставов, действующих, по меньшей мере, на один сустав каждой ноги двуногого шагающего тела, посредством использования расчетных значений сил реакций опоры, относящихся к каждой ноге, которые были последовательно определены в соответствии со способом оценки реакций опоры двуногого шагающего тела по любому из пунктов 1-5, предусматривающий последовательное измерение углов отклонения туловища, поддерживаемого на двух ногах через промежуточные тазобедренные суставы соответствующих ног, углов сгибания, по меньшей мере, тазобедренных суставов и коленных суставов соответствующих ног, и ускорений предварительно установленной опорной точки двуногого шагающего тела в абсолютной системе координат; последовательное определение углов отклонения частей, соответствующих жестким телам двуногого шагающего тела, которые ассоциируются с соответствующими жесткими телами модели связи жестких тел, на основе углов отклонения туловища, углов сгибания соответствующих тазобедренных суставов и коленных суставов ног, и модели связи жестких тел, представляющей двуногое шагающее тело в виде узла соединения множества жестких тел; последовательное определение положений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, относительно опорной точки на основе углов отклонения частей, соответствующих жестким телам, предварительно определенных масс частей, соответствующих жестким телам, и предварительно определенных положений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам в отдельных частях, соответствующих жестким телам, и последовательное определение ускорений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, относительно опорной точки на основе данных временного ряда положений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам; последовательное определение ускорений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, в абсолютной системе координат из ускорений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, относительно опорной точки и ускорений опорной точки в абсолютной системе координат, последовательное определение угловых ускорений частей, соответствующих жестким телам, на основе данных временного ряда углов отклонения частей, соответствующих жестким телам; и последовательное определение расчетных положений точек приложения сил реакции опоры ног в двуногом шагающем теле на основе, по меньшей мере, углов отклонения бедер ног как частей, соответствующих жестким телам двуногого шагающего тела, или углов сгибания коленных суставов ног; причем моменты, действующие, по меньшей мере, на один сустав ног двуногого шагающего тела, оценивают на основе обратной динамической модели благодаря использованию расчетных значений сил реакции опоры, расчетных положений точек приложения сил реакции опоры, ускорений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, и угловых ускорений частей, соответствующих жестким телам, в абсолютной системе координат, углов отклонения частей, соответствующих жестким телам, предварительно определенных масс и размеров частей, соответствующих жестким телам, предварительно определенных положений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, в соответствующих частях, соответствующих жестким телам, и предварительно определенных моментов инерции частей, соответствующих жестким телам.

11. Способ оценки моментов суставов, действующих, по меньшей мере, на один сустав каждой ноги двуногого шагающего тела, посредством использования расчетных значений сил реакций опоры, относящихся к каждой ноге, которые были последовательно определены в соответствии со способом оценки реакций опоры двуногого шагающего тела по любому из пунктов 6-9, предусматривающий последовательное определение углов отклонения в абсолютной системе координат соответствующих частей, соответствующих жестким телам двуногого шагающего тела, которые ассоциируются с соответствующими жесткими телами модели связи жестких тел, на основе углов отклонения туловища, углов сгибания тазобедренных суставов и коленных суставов ног, и модели связи жестких тел; последовательное определение положений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, относительно опорной точки на основе углов отклонения частей, соответствующих жестким телам, предварительно определенных масс частей, соответствующих жестким телам, и положений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам в отдельных частях, соответствующих жестким телам, и последовательное определение ускорений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, относительно опорной точки на основе данных временного ряда положений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам; последовательное определение ускорений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, в абсолютной системе координат из ускорений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, относительно опорной точки и ускорений опорной точки в абсолютной системе координат, последовательное определение угловых ускорений частей, соответствующих жестким телам, на основе данных временного ряда углов отклонения частей, соответствующих жестким телам; и последовательное определение расчетных положений точек приложения сил реакции опоры ног в двуногом шагающем теле на основе, по меньшей мере, углов отклонения бедер ног как частей, соответствующих жестким телам двуногого шагающего тела, или углов сгибания коленных суставов ног; причем моменты, действующие, по меньшей мере, на один сустав ног двуногого шагающего тела, оценивают на основе обратной динамической модели благодаря использованию расчетных значений сил реакции опоры, расчетных положений точек приложения сил реакции опоры, ускорений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, и угловых ускорений частей, соответствующих жестким телам, в абсолютной системе координат, углов отклонения частей, соответствующих жестким телам, предварительно определенных масс и размеров частей, соответствующих жестким телам, предварительно определенных положений центров тяжести частей, соответствующих жестким телам, в соответствующих частях, соответствующих жестким телам, и предварительно определенных моментов инерции частей, соответствующих жестким телам.