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實驗設備

在文檔中 ATV駕駛者運動分析 (頁 20-32)

3、機構組部份:包含六個交流伺服馬達,交流伺服馬達負載力為 1.5KW,負載扭矩為 4.78Nm,峰值負載扭矩為 14.3Nm,平均馬達轉 速為 3000rpm,最高馬達轉速為 5000rpm,平均電流為 2.6A,最大電 流為 7.8A,其 Encoder 為 16bit 規格。

圖 2-1.2、交流伺服馬達圖

經由六支連桿與頂板作連接,馬達經由螺桿帶動連桿作動,達成 所需的模擬動作,而運動行程並設有兩極限開關,預防模擬時連桿發 生過行程的現象。

圖 2-1.3、極限開關與馬達俯視圖

而運動模擬平台相關數值可由表格得知,其模擬平台 3 運動軸角 度範圍及速度,分別為 Pitch(平台上下角度移動)角度為正負 26 度之 間,速度為 81°/sec,Roll(平台滾動的動作)角度為正負 23 度之間,速 度為 72°/sec,Yaw(控制平台左右方向)角度為正負 23 度之間,速度為 72°/sec,而模擬平台加速度為正負 1g。

圖 2-1.4、模擬平台運動數值表

1-2、、、、伺服控制系統伺服控制系統伺服控制系統伺服控制系統

下圖為控制箱內元件分佈,其主電力開關 3 相 220 伏特交流電,

12KW 無熔絲開關,一環狀變壓器(220V 轉 110V 及 24V),兩個電源 供應器(控制電源為 24V),六個伺服驅動器,PLC 模組,電磁接觸器 以及繼電器(控制開關)。

伺服控制系統由六個伺服驅動器來驅動六個交流伺服馬達,其驅 動器為富士伺服驅動器,平均電力為 2KW,有自動定位以及異常顯 示功能,且有異常自保功能。

圖 2-2、控制箱元件配置圖

1-3、、、、電力系統電力系統電力系統電力系統

下圖為整個電力系統方塊圖,主電力為 3 相 220V 交流電,由變 壓器、電源供應器供給電力,變壓器提供轉換 110V 及 24V 電源,而 電源供應器則提供 24V 直流電給 PC 及 I/O 卡等。

圖 2-3、電力系統方塊圖

1-4、、、、整合系統整合系統整合系統整合系統

2、、、三維運動分析系統、三維運動分析系統三維運動分析系統三維運動分析系統

2-1、、、、標誌系統標誌系統標誌系統標誌系統(marker system)

有主動發光的標誌及被動的反光標誌,可以把運動的軌跡顯示出 來。

2-2、、、、分析系統分析系統分析系統分析系統

將運動軌跡記錄下來。若要精確地分析三度空間的運動,至少要 有 3 部攝影機同步記錄。有了以上兩種設備,便可詳實地分析運動形 態,這就是所謂的運動學(kinematics)分析。

圖 2-5、三維運動分析系統示意圖

2-3、、、、器材器材器材器材

2-3.4、、、、抓取球抓取球抓取球抓取球

抓取球的目的是為了抓取實驗者身上某部位的關節或者是肢體 的運動方式、移動方向。

圖 2-7、抓取球示意圖 2-3.5、、、、校準架校準架校準架校準架

作用為定義空間 X 、Y 、 Z 三軸,R0 到 R1 為 X 軸, R0 到 R2 為 Y 軸, R0 到 R3 為 Z 軸,且要輸入校準架實際尺寸,才能取 得受測點的位置、速度和加速度正確數據。

圖 2-8、校準架示意圖

2-4、、、、三維分三維分三維分三維分析系統校準實驗析系統校準實驗析系統校準實驗 析系統校準實驗

在 ATV 車駕駛者運動分析實驗前,針對三維分析系統做一校準 實驗,此實驗為步態膝關節角度變化研究,請來 50 位健康成人男性 當此實驗受測者,將受測者臗關節、膝關節、踝關節及腳趾尖貼上標 誌點,步態週期時間為 1.5 秒,分別以矢狀面及冠狀面來觀察角度變 化,而橫切面在運動分析中較不探討,因為三點投射橫切面時,此三 點相近,會因少許差異造成角度變化很大,因此橫切面一般會忽略。

實驗所得角度變化會與美國發表之文獻相互比較。

圖 2-9、膝關節角度實驗標誌點位置

2-4.1、、、、矢狀面角度變化比較矢狀面角度變化比較矢狀面角度變化比較矢狀面角度變化比較

2-4.2、、、、冠狀面角度變化比較冠狀面角度變化比較冠狀面角度變化比較冠狀面角度變化比較

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