adp_laufrobotik:adp_2012_ws_group2:laufmodelle
Unterschiede
Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.
Beide Seiten der vorigen RevisionVorhergehende ÜberarbeitungNächste Überarbeitung | Vorhergehende Überarbeitung | ||
adp_laufrobotik:adp_2012_ws_group2:laufmodelle [18.02.2013 00:59] – [Laufmodellierung] Filip Cengic | adp_laufrobotik:adp_2012_ws_group2:laufmodelle [28.11.2022 00:11] (aktuell) – Externe Bearbeitung 127.0.0.1 | ||
---|---|---|---|
Zeile 1: | Zeile 1: | ||
- | ====== | + | ====== |
- | Die Modellierung der drei verschiedenen Bewegungsmodelle wurde mit Simulink realisiert. Grundlage bildete hierbei das Tutorium | + | Die Modellierung der drei verschiedenen Bewegungsmodelle wurde mit Simulink realisiert. Grundlage bildete hierbei das Tutorium |
Unterkapitel 1 zeigt die gemeinsam genutzten Subsysteme, die um Redundanzen zu vermeiden, ausgelagert wurden und somit nur einmal beschrieben werden. | Unterkapitel 1 zeigt die gemeinsam genutzten Subsysteme, die um Redundanzen zu vermeiden, ausgelagert wurden und somit nur einmal beschrieben werden. | ||
Die darauffolgenden Unterkapitel beschreiben detailliert anhand von Bewegungsgleichungen und Blockschaltbildern die einzelnen Modelle. Es werden, aufbauend auf dem Modell //Laufen// nur die unterschiedlichen Modellierungen aufgezeigt und besprochen. | Die darauffolgenden Unterkapitel beschreiben detailliert anhand von Bewegungsgleichungen und Blockschaltbildern die einzelnen Modelle. Es werden, aufbauend auf dem Modell //Laufen// nur die unterschiedlichen Modellierungen aufgezeigt und besprochen. | ||
Zeile 10: | Zeile 10: | ||
</ | </ | ||
\\ | \\ | ||
- | Die linke Erweiterung zeigt den Feder-Dämpfer-Aktuator-Komplex. In der Mitte ist das Modell //Laufen seriell// mit der seriellen Feder unterhalb des Komplexes abgebildet. Rechts ist in Abb. 1 das //Gehen// mit zwei Beinen in der Zwei-Kontakt-Phase zu sehen. | + | Die linke Erweiterung zeigt den Feder-Dämpfer-Aktuator-Komplex. In der Mitte ist das Modell //Laufen seriell// mit der seriellen Feder unterhalb des Komplexes abgebildet. Rechts ist in <imgref image1> |
\\ | \\ | ||
\\ | \\ | ||
Zeile 34: | Zeile 34: | ||
**Dämpfer** | **Dämpfer** | ||
\\ | \\ | ||
- | Der Dämpfer entzieht dem System Energie und soll somit Reibung innerhalb des Muskels simulieren. | + | Der Dämpfer entzieht dem System |
\\ | \\ | ||
\\ | \\ | ||
**Aktuator** | **Aktuator** | ||
\\ | \\ | ||
- | Der Aktuator fügt dem System während der Kontaktphase Energie hinzu und soll dem Aktin-Myosin des reales Muskels entsprechen. | + | Der Aktuator fügt dem System während der Kontaktphase |
\\ | \\ | ||
\\ | \\ | ||
Zeile 47: | Zeile 47: | ||
\\ | \\ | ||
\\ | \\ | ||
+ | ===== Gemeinsame Parameter ===== | ||
+ | **Masse (**$m$**) des [[biomechanik/ | ||
+ | \\ | ||
+ | Die [[biomechanik/ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Erdbeschleunigung (**$g$**) [**$\frac{m}{s^2}$**]** | ||
+ | \\ | ||
+ | Die Erdbeschleunigung wird konstant mit $9,81 \frac{m}{s^2}$ angenommen. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **step_a** | ||
+ | \\ | ||
+ | Dieser Paramater gibt die maximale Schrittanzahl an, nach der die Simulation abgebrochen wird. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Anfangsgeschwindigkeit (**$v_0$**) [**$\frac{m}{s}$**]** | ||
+ | \\ | ||
+ | $v_0$ ist die initiale Geschwindigkeit, | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Startposition (**$x_0$**) [**$m$**]** | ||
+ | \\ | ||
+ | $x_0$ ist die Anfangsposition der Punktmasse als Vektor mit x- und x-Komponente. Hier können durch eine Differenz zu der Ruhelänge des Beines $L_0$ verschiedene Startbedingungen simuliert werden. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Beinlänge (**$L_0$**) [**$m$**]** | ||
+ | \\ | ||
+ | Ruhelänge des Beines. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Federsteifigkeit (**$k$**) [**$\frac{N}{m}$**]** | ||
+ | \\ | ||
+ | Über diesen Parameter wird die Federsteifigkeit definiert. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Dämpfungskonstante (**$b$**) [**$\frac{N}{\frac{v}{s}}$**]** | ||
+ | \\ | ||
+ | Angabe der Dämpfung. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Aktuatorkraft (**$F$**) [**$N$**]** | ||
+ | \\ | ||
+ | Dieser Parameter gibt an, mit welcher Kraft der Aktuator während der Kontaktphase wirkt. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Rampe [Anfangsschritt Endschritt Steigung]** | ||
+ | \\ | ||
+ | Mittels dieses Parameters kann eine Geschwindigkeitsänderung während der Simulation realisiert werden. Angegeben wird hierbei der Anfangschritt, | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | ===== Spezielle Parameter für serielles Laufen ===== | ||
+ | Für die Modelle //Laufen// und //Gehen// genügen die oben angegebenen Parameter. | ||
+ | Das serielle Laufen hat die Besonderheit, | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Ruhelängen (**$L_1, L_2$**) [**$m$**]** | ||
+ | \\ | ||
+ | Anstelle des Parameters L0 werden nun die Ruhelängen der parallelen und seriellen Feder definiert. Aus der Summe dieser beiden Federn wird in Simulink die reale Beinlänge ermittelt. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Federsteifigkeiten (**$k_1, k_2$**) [**$\frac{N}{m}$**]** | ||
+ | \\ | ||
+ | Ebenso wie bei der Länge der Federn kann die Federsteifigkeit separat eingestellt werden. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Erklärungen zu Umsetzungen mit Simulink** | ||
+ | \\ | ||
+ | Um die Blockschaltbilder übersichtlich zu gestalten, wurden alle festen Parameter als Konstanten direkt in die jeweiligen Subsysteme integriert. Somit wurde zum Beispiel die Kraft des Aktuators nicht aus dem Hauptblockbild in die Systeme // | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Ein/ | ||
+ | \\ | ||
+ | Nachfolgend sollen wiederkehrende Bezeichnungen der Ein- und Ausgänge der Blockschaltbilder aufgezeigt und deren Bedeutung kurz skizziert werden, sodass ein schnelles Einarbeiten und Verstehen der nachfolgenden Blockschaltbilder gewährleistet ist. | ||
+ | Die Ein- und Ausgänge wurden, soweit möglich, mit den gängigen Abkürzungen benannt. So steht $x$ für die Position, $v$ für die Geschwindigkeit und $a$ für die [[biomechanik/ | ||
+ | Analog gilt dies für die oben vorgestellten Parameter. Wird von dieser Konvention abgewichen, so geschieht dies, um zum Beispiel die Kraftkomponente der Feder des rechten Beins von dem des linken Beins zu trennen. Dennoch wurde versucht mit der Bezeichnung nahe an der Konvention zu bleiben bzw. die Variablen selbsterklärend zu bezeichnen. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
adp_laufrobotik/adp_2012_ws_group2/laufmodelle.1361145571.txt.gz · Zuletzt geändert: 28.11.2022 00:10 (Externe Bearbeitung)