太极推手机械臂设计与仿真分析文献综述

 2022-11-28 18:06:06

太极推手机械臂设计与仿真分析开题报告

1 选题背景和意义

太极拳是中国传统文化的瑰宝,练太极拳最大的好处是能在清净安舒的状态下强身健体,放松精神。同时太极拳又带有一定的技击功能,是老幼皆宜的一项运动。太极推手是太极拳进阶的独特方法与手段,是达到上乘水平的必经之路。太极推手是运用“掤、捋、挤、按、采、挒、肘、靠”等技法以达到借力、发力,使对方身体失去平衡的一项具有对抗性、娱乐性、健身性、传统性的武术运动。它以四两拨千斤、发人如弹丸、弹指一挥跌丈外,身体微动彼落空的技艺被人所称道。太极推手,其宗旨:在不用护具之状态下,通过推手双方的阴阳矛盾运动,演练实战搏击的一种良好的运动形式。它的研究和训练是以实战为目的,通过推手而不断提高实战搏击能力。武术中踢打摔拿四大技术均可在推手中随意运动,充分体现了太极拳的兼容性[[1]]。

本课题意在实现热爱太极运动的人除了能够自己练习太极动作之外,可以随时随地的和机器人一起进行太极推手运动,不需要找其他人对练,也不需要走出家门,这在一定程度上丰富了业余生活。太极推手机器人除了能够服务太极爱好者以外,还可以服务于下一代教育,让更多的孩子以新兴形式接触我国传统运动,让他们对太极拳产生兴趣并达到强身健体的目的。

目前国内外专门针对太极推手运动的机器人研究研发较少。太极推手是提高太极拳运动水平和增强个人体质的重要手段,具有良好的实用价值和推广意义。本项目以拟人机械臂为基础,应用机械设计、运动生物力学、人机工程等多门学科的相关技术,规划设计太极推手动作,研发出一款具有互动能力、满足大众需求的新型机械臂,实现多种形式的太极推手人机对练[[2]]。

2 国内外研究现状

太极拳推手从运动形式上可分为定步推手和活步推手两种,创编的太极拳推手对练套路,将这两种形式有机融合,以柔克刚。其运动形式表现为静中有动,动中有静。而其基本功是训练掤、捋、挤、按的四正推手和训练采、挒、肘、靠的四隅推手。太极推手对练套路是吸取了各流派推手的精华而创编的,它具有传统性、科学性、健身性、技击性、观赏性、娱乐性,因而易于普及。开展较为广泛的太极拳推手有以下大流派,其风格特点各异:武当赵堡太极推手、陈式太极拳推手、杨式太极拳推手、吴式太极拳推手、武式太极推手等。

太极推手是太极拳的双人对抗练习,至今已有近千年历史。对于太极推手的力学分析,我国许多学者也进行了研究。武冬,刘卉在阅读并分析研究了杨式太极拳有关拳谱、拳照等书籍的基础上,对杨澄甫拳照中的主要动作进行运动生物力学分析,获得揭示其动作特点的形态学和力学数据,并运用生物力学原理对测量数据进行分析与研究[[3]]。顾杰,郭振兴,马秀杰从人体平面立体刚体模型、人体动力学、推手的动态效应等方面,具体计算和分析了弓步、坐步、分脚、弓步掤、坐步捋等太极拳基本技术动作的受力状况和失衡临界点,阐述了三大公式在不同情形下的运用方法,太极拳基本动作的力学原理和力学规范[[4]][[5]]。

服务机器人是一种半自动或全自动机器人,可以执行有利于人体健康的服务工作,但不针对工厂中的生产活动。在服务机器人领域,美国、德国、法国,日本和韩国等处于发展前列。服务机器人近年成为机器人中的炙手可热的研究领域,服务机器人的工作特点决定了其必然要与服务对象(人)进行交互。人机共融环境中,机器人需要与人交互甚至协作完成复杂任务,称之为人机交互。人机共融环境中,机器人面临的最大挑战是环境因素的不可预知性和动态变化性,以及人机交互过程的不确定性。在这种挑战下,实现人机交互任务,同时保证人和机器人的安全,需要机器人具有类似人体手臂的柔顺操作特性[[6]][[7]]。

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