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1、单位代码10006学号10101047分类号TP391.9毕业设计(论文)显控界面中上肢推拉动作的动力学仿真院（系）名称生物与医学工程学院专业名称生物医学工程学生姓名叶青指导教师丁立2014年5月显控界面中上肢推拉动作的动力学仿真叶青北京航空航天大学北京航空航天大学本科毕业设计（论文）任务书Ⅰ、毕业设计（论文）题目：上肢推拉的动力学仿真研究Ⅱ、毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：依据国家科技支撑计划课题《显控界面工效学仿真测评技术和标准研究》的课题目标和研究方法，对显控界面的人机交互中所涉及的人体上肢典型推拉动作进行仿真研究，主要使用数据及技术为：1）上肢推拉过程中
2、末端轨迹的获取，以及上肢受力分析；2）针对上肢多刚体模型的反向运动学和动力学Kane方程的求解方法；3）简单肌肉力加入后的动力学Kane方程的求解；4）人体实际推拉实验中相关肌肉的表面肌电数据的获取与分析。Ⅲ、毕业设计（论文）工作内容：1.显控界面操作中所涉及的、具体的上肢典型推拉动作（如推拉冰箱门、微波炉，或推拉汽车操纵杆等）的选取；2.反向运动学、动力学Kane法的进一步学习与利用；3.关节运动及力矩模型的建立，主要是利用上肢多刚体模型和末端轨迹求算推拉过程中的关节运动参数；4.动力学模型的建立，主要是利用Kane法推导出Kane方程，根据上肢在推拉过程中的受力情况、末端轨迹求算
3、关节力和关节力矩；5.加入简单的肌肉力模型，并采取人体推拉动作实验获取相关肌肉的肌电数据用于肌肉力模型的验证。6.撰写毕业论文，完成毕业答辩。1.Ⅳ、主要参考资料：[1].BarkerTM,NicolAC,KellyIG,etal.Three-dimensionaljointco-ordinationstrategiesoftheupperlimbduringfunctionalactivities[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartH:JournalofEngineeringinMedicine,1996
4、,210(1):17-26.[2].MurrayIA,JohnsonGR.Astudyoftheexternalforcesandmomentsattheshoulderandelbowwhileperformingeverydaytasks[J].Clinicalbiomechanics,2004,19(6):586-594.[3].DennerleinJT,KingmaI,VisserB,etal.Thecontributionofthewrist,elbowandshoulderjointstosingle-fingertapping[J].Journalofbiomechan
5、ics,2007,40(13):3013-3022.[4].刘卉高云峰.人体上肢运动的Kane动力学模型[J].力学与实践,2005,27(2):0-0.[5].张琳琳.人体上肢生物力学建模和典型运动的生物力学研究[D].上海交通大学,2009.[6].袁清珂,骆少明,唐文艳,等.人体上肢运动学动力学建模与仿真技术的研究[J].计算力学学报,2010,27(2):321-324.生物与医学工程院（系）生物医学工程专业类101012班学生叶青毕业设计（论文）时间：自年月日至年月日答辩时间：年月日成绩指导教师：兼职教师或答疑教师（并指出所负责部分）：系（教研室）主任（签字）：北京航空航天
6、大学毕业设计(论文)第页本人声明我声明，本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。作者：叶青签字：时间：2014年5月北京航空航天大学毕业设计(论文)第页北京航空航天大学毕业设计(论文)第IV页显控界面中上肢推拉动作的动力学仿真学生：叶青指导教师：丁立摘要随着工业设计的发展以及人机交互的不断精细化、智能化，显控界面的工效设计越来越突显出其重要性。然而，目前国内针对显控界面的国人工效测评平台尚未出现。仿真测评因其低成本、长效性、定量性，成为针对显控界面进行工效测评的好方法。本文主要针对显控界面人机交互中所涉及到的人体上肢推拉动作
7、进行了模型建立与动力学仿真。从运动学和动力学两部分给出了仿真计算的方法与流程。运动学部分利用反向运动学计算方法，依据末端轨迹与姿态来求解上肢多刚体模型中的运动学参数；动力学部分主要是通过Kane法来求解模型中的关节力矩与简单的肌肉力结果。其后，针对人手拉开冰箱门这一具体的动作给出了仿真实例结果。对不同开门半径和不同上肢初始位置的运动学、动力学结果进行了对比分析与讨论，并结合数值结果对冰箱的设计重点以及人体开门姿势的选取给出了相关建议。此外，介绍了简单肌肉力
