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16 changes: 8 additions & 8 deletions chap3/chap3.tex
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Expand Up @@ -182,7 +182,7 @@ \section{跳跃和跑步中的弹性机制}
图~\ref{fig:3_7}A~中一个引人注目的特征是,当袋鼠的速度超过 7 公里/小时时,运送成本略有下降。
如图~\ref{fig:3_7}C~和 D 所示,在跳跃阶段,它们主要通过增加步幅来提高速度。
步频几乎保持不变。这一结果与袋鼠的质量弹簧模型(类似于图~\ref{fig:3_5})一致,因为弹簧质量的固有频率不会随着其运动幅度的变化而变化。
Dawson 和 Taylor 指出,袋鼠的跟腱非常适合储存和释放弹性能量,并认为这种机制使跳跃更加高效,并使其能够高速跳跃。
道森和泰勒指出,袋鼠的跟腱非常适合储存和释放弹性能量,并认为这种机制使跳跃更加高效,并使其能够高速跳跃。


大约在这个时候,泰勒在意大利乔瓦尼$\cdot$卡瓦尼亚的实验室里了解到了测力板,于是他带着他的动物(袋鼠、猴子、狗和火鸡)来到米兰,在卡瓦尼亚当时刚刚发明的实验中试用它们。
Expand All @@ -208,7 +208,7 @@ \section{跳跃和跑步中的弹性机制}
在\textit{五足步态}中,质量标准化的耗氧率随速度增加而增加。
袋鼠在6-7公里/小时左右过渡到\textit{跳跃};
随后耗氧量随速度增加而下降,直至20公里/小时左右达到最低值。
Dawson\cite{dawson1977kangaroos}估算了无法在实验室研究的速度下的耗氧量(虚线)。
道森\cite{dawson1977kangaroos}估算了无法在实验室研究的速度下的耗氧量(虚线)。
在低速跳跃时,\textit{步频}保持相对恒定,速度主要通过增加\textit{步幅}来提高\cite{dawson1977kangaroos}。 \label{fig:3_7}}
\end{figure}

Expand Down Expand Up @@ -242,11 +242,11 @@ \section{跳跃机器人}

同样的三段式控制策略也被用于动态平衡一个类似的 3D 跳跃机器人\cite{raibert1984machines}。
该机器人同样依靠一条弹性腿弹跳,每次跳跃时储存和释放能量。
然而,与其平面前身不同的是,机器人的躯干不受约束,因此平衡控制器可以调节其俯仰角和滚转角
然而,与其平面前身不同的是,机器人的躯干不受约束,因此平衡控制器可以调节其俯仰角和横滚角
该机器人的最高速度可达 2.2 米/秒(慢跑速度),并且能够从外部扰动中恢复,这由机器人设计师自豪地提供。
Raibert 后来于 1992 年创立了波士顿动力公司,该公司开发了一系列敏捷机器人。
这些机器人已经发展到两条腿和四条腿,但它们仍然基于相同的原理。
在近二十年开发尖端机器人之后,该公司宣布计划于2019年推出其首款商业模型——受犬类启发的SpotMini(图~\ref{fig:3_9})。
这些机器人已经发展到 2 条腿和 4 条腿,但它们仍然基于相同的原理。
在近二十年开发尖端机器人之后,该公司宣布计划于 2019 年推出其首款商业模型——受犬类启发的 SpotMini(图~\ref{fig:3_9})。


\begin{figure}[!htb]
Expand Down Expand Up @@ -281,7 +281,7 @@ \section{调谐轨迹}
\begin{figure}[!htb]
\centering
\includegraphics[width=1.0\linewidth]{chap3/3_10}
\caption{McMahon 和 Greene 用于预测在柔顺跑道上跑步表现的概念模型
\caption{麦克马洪和格林用于预测在柔顺跑道上跑步表现的概念模型
被动弹簧减震器系统代表肌肉的机械特性,脚下的弹簧代表跑道的柔顺性。
分析了该系统在站立初期(中)的压缩和站立后期(右)的回弹动态,以找到最适合腿部特性的跑道弹簧刚度\cite{mcmahon1979influence}。 \label{fig:3_10}}
\end{figure}
Expand All @@ -293,7 +293,7 @@ \section{调谐轨迹}
\includegraphics[width=0.4\linewidth]{chap3/3_11}
\caption{用于推导图~\ref{fig:3_10}~所示概念模型运动方程的示意图。
左图为系统处于平衡状态,右图为系统处于站立状态。
跑步者的身体被建模为一个质量块 ($m$),其在弹簧(刚度为 $k_m$)和阻尼器(阻尼系数为 $b_m$)产生的力(代表腿部肌肉的综合作用)的作用下,发生位移 $x_r$ 的移动。
跑步者的身体被建模为一个质量块 ($m$),其在弹簧(刚度为 $k_m$)和阻尼器(阻尼系数为 $b_m$)产生力(代表腿部肌肉的综合作用)的作用下,发生位移 $x_r$ 的移动。
脚下的小块跑道被建模为一个无质量物体,并通过一个代表跑道柔度的弹簧(刚度为 $k_t$)连接到地面\cite{mcmahon1979influence}。 \label{fig:3_11}}
\end{figure}

Expand All @@ -311,7 +311,7 @@ \section{调谐轨迹}
其中 $m$ 是跑步者身体的质量,$x_r$ 是其相对于平衡位置的位移,$x_t$ 是脚下跑道的位移,$b_m$ 是减震器的阻力,$k_m$ 和 $k_t$ 分别是肌肉和跑道弹簧的刚度。


McMahon 和 Greene 通过计算该系统的固有频率,并注意到足部在大约一次振动周期的一半后便会抬离地面,从而估算出了足部与地面的接触时间,该接触时间与履带刚度 $k_t$ 的关系。
麦克马洪和格林通过计算该系统的固有频率,并注意到足部在大约一次振动周期的一半后便会抬离地面,从而估算出了足部与地面的接触时间,该接触时间与履带刚度 $k_t$ 的关系。
他们的第一个意外发现是,在一系列中等刚度的履带上,接触时间比在非常坚硬的路面(例如混凝土路面)上跑步时的接触时间更短($t_0$;图~\ref{fig:3_12})。
即使步幅保持不变,这一发现也令人预期跑步速度会有所提升,因为步频往往会随着接触时间的减少而增加。

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