运动系统教学范文

运动系统教学范文（精选12篇）

运动系统教学 第1篇

1. 上好绪论课

以前, 我们在讲授一门课时, 习惯上首先给学生介绍本门课程的先修课。实际上, 作为后续课, 通常情况下用到的只是部分或少部分先修课的内容, 如果在授课之前一味强调学生要熟练掌握先修课的内容, 而学生恰恰对先修课的知识掌握的不够深入, 或由于时隔较长, 遗忘的较多, 就会对本门课程产生厌烦情绪。[1]而实际上只是用到电力电子和电机及拖动以及自动控制原理等基础课的一部分。针对此种情况, 在上绪论课时, 我们改变了以往这种做法, 首先举一些很有吸引力、多个领域的交直流调速系统, 从网上下载一些视频, 从实际系统来引出涉及的相关知识。比如通过观看龙门刨的加工过程的视频, 让学生了解龙门刨的基本结构及简单工作原理。然后总结在龙门刨加工过程中用到的专业基础知识。通过讨论得知, 机床工作台的驱动可用发电机-电动机组成或用可控硅或PWM脉宽调制的直流调速方式, 系统的控制器单元采用模拟电子器件或数字控制器, 控制方式可采用开环或闭环, 采用闭环方式, 必须用到信号检测方面的知识等。通过这样的方式, 既能让学生了解运动控制系统的先修课程, 又能让学生明白所学知识在实际工程中的应用。这样, 极大提高了学生对本门课的兴趣。

2. 合理选用教材和教学内容

目前运动控制系统课程的相关教材大多数是面向对口专业的本科生或者相关专业的研究生教材。这类教材专业理论知识内容较全, 缺乏针对性, 而且实验课时和实践活动内容比较少, 不适用于以培养应用型人才为目标的学校。比如我们独立学院, 选择的教材是阮毅主编的《电力拖动运动控制系统》第四版, 内容也较多, 在内容的选择上就需要慎重考虑。

近年来, 高性能交流调速技术发展很快, 有逐步取代直流调速系统的趋势。但是, 直流拖动系统毕竟在理论上和实践上都比较成熟, 综合考虑成本和性能的关系, 在许多场合仍有很大的应用。另外分析直流调速系统的方法, 也可以用来分析交流调速系统, 所以直流调速系统方面的内容还是要详细讲解的。

针对以上所述情况, 必须对教学内容进行精心选择, 重新组织, 使教学和先进的技术发展同步, 使课本知识与社会接轨。例如在直流调速系统中, 单闭环调速是基础, 应简单介绍, 而双闭环调速是主要内容, 应作为重点介绍;对有环流可逆系统、逻辑无环流可逆系统简单介绍, 重点介绍实际中常用的直流脉宽调速系统;对交流调速系统仅介绍常用的调压调速、变压变频调速;另外, 对应用比较多的伺服系统也要重点介绍等等。

3. 课堂授课

在课堂上, 虽然以教师讲解为主, 但也应注重学生的参与, 应改变单纯“教”与“学”的教学方式, 全面提高学生的学习热情。为此, 可采用富有特色的问答式教学方法。作为工程类传统专业课, 课程中大部分是成熟知识点, 工程经验性强, 如何激发学生的探索精神是一个富有挑战性的课题。针对这一难点问题, 我们在教学理念和方法上进行了开拓和创新。我们采取了问答式的教学方法, 即首先提出问题, 让学生思考问题的解决办法, 一番讨论之后, 再给出教材中的解决方案。以直流调速系统为例, 在讲解开环调速系统时, 分析了开环控制系统存在的问题, 然后提出如何解决开环系统存在的问题?让学生思考后, 然后回答, 这样就可以让学生自己动脑思考, 培养学生分析问题、解决问题的能力。同样, 我们根据讲课的内容, 还可以提出以下问题:在转速单闭环系统中, 如何限流?P调节器和PI调节器的比较?如何构建无静差调速系统?转速单闭环系统存在什么问题?如何解决?为什么要引入转速、电流双闭环系统?以一环套一环, 环环相扣的方式将直流调速系统的内容串在一起。

4. 充分发挥M A T L A B的作用

MATLAB是目前国际上最流行的控制系统计算机辅助设计的软件工具, 采用M A T L A B来做辅助教学工具, 在结合Simulink进行仿真时, 可以充分运用计算机技术的人机交互方式, 设计出界面生动、形象、直观的自动控制系统, 并且在仿真过程中可以任意修改参数, 帮助学生理解抽象的理论[2]。

将MATLAB/SIMULINK引入到教学活动中, 已经被越来越多的老师所采用。在对开环系统、单闭环系统、双闭环系统等系统理论分析之后, 在SIMULINK环境下分别搭建了它们的模型。并在SIMULINK环境下进行了仿真分析, 通过观察仿真曲线, 使学生能直观地看到系统在初始给定及参数变化情况下的运行结果, 可以对不同系统的性能指标进行比较, 加深学生对所学理论知识的理解。克服了传统教学中枯燥、抽象、难于理解等弊端, 达到良好的教学效果。有效调动了学生的学习主动性, 提高学生分析和综合设计的能力。

5. 加强实践教学

作为以培养“应用型人才”为目标的独立学院, 实践教学是重中之重, 所以实验室的建设就显得尤为重要, 为此我们学校从浙江求实公司订购了十几台交直流调速实验装置, 最近又准备和南理工老师合作, 购买元件, 自做运动控制实验装置, 增加一些复杂的实验项目。从一定程度上提高老师和学生的实践技能。

6. 结语

经过对运动控制系统教学实践, 注意在教学内容上采用适当的教学方法, 教学手段借助多媒体、电视录像等现代化的技术手段, 使课堂教学、实验环节和MATLAB/SIMULINK仿真有机结合, 优势互补。这些措施有效地调动了学生的积极性, 取得了良好的教学效果。

参考文献

[1]周亚丽.“运动控制系统”课程改革与实践.科技信息[J], 2007, (5) :113-108

[2]高林, 韩宁, 刘文定, 樊桂玲.运动控制系统课程多环节教学模式的探讨.中国现代教育装备[J], 2008, (7) :78-79

[3]尚丽.运动控制系统课程建设及发展构想[J].苏州市职业大学学报, 2007, 4

运动系统教学 第2篇

课程代码：030151010

课程总学时：2周/4学分

一、大纲使用说明

本大纲根据自动化专业2010版教学计划制订

（一）适用专业

自动化

（二）课程性质

必修课

（三））主要先修课程和后续课程

1.先修课程

要求掌握“运动控制基础”方面的基础知识和基本理论，并在此基础上运用相关知识完成运动控制系统的设计。

2.后续课程

现场总线控制系统、过程监控技术

二、课程设计目的及基本要求

运动控制系统综合设计是自动化专业的专业基础课课程设计，是一次综合性理论与实践相结合的训练，也是一次基本技能训练。另外为后续课程《现场总线控制系统》和《过程监控技术》的学习奠定必要的实践基础。

通过本门课程学习,要求学生学会运动控制系统的基本设计方法和调试方法，通过设计达到如下目的：

1.理论联系实际,掌握根据实际工艺要求，设计自动控制系统的基本方法。

2.通过实验,掌握各部件和整个系统的调试步骤与方法,以及操作实际系统的方法,加强基本技能的训练。

3.掌握参数变化对系统性能影响的规律，培养灵活运用所学的理论解决控制系统中的各种实际问题的能力。

4.培养分析问题、解决问题的能力，学会实验数据的分析与处理。

基本要求：

1.根据设计任务，查阅有关资料，进行独立设计； 2.设计线路图，并绘制原理图； 3.写出设计总结报告。

三、课程设计内容及安排

运动控制系统综合设计不仅是对《电力拖动直流自动控制系统》和《变频器控制技术》课程教学内容的进一步的扩展,更是对学生开展控制系统设计的综合训练。课程设计分组进行,每个小组3—4人，这样也能培养学生的团队合作精神。整个课程设计分为以下几个阶段进行:选题,查阅资料，系统设计,系统调试,撰写设计报告。1．选题：题目可来自教师指定的参考题目,也可自由选题,特别是鼓励有创新性的题目或是在已知题目的基础上进行创新。2．查阅资料：根据设计题目查阅相关资料。

3.系统设计:系统设计的任务包括各部分电路的设计、元器件的选择、电路图的绘制和软件程序的编写。

3．系统调试:小组成员根据系统设计电路,在实验设备上开展研究。

4．撰写设计报告:完成文档整理,按照课程设计报告要求完成设计报告的撰写。

具体安排如下：

1． 教师布置题目 2． 学生查找资料 3． 完成设计工作 4． 绘制图纸 5． 系统调试 6． 撰写设计报告 7． 答辩

四、指导方式

由指导教师召开课程设计动员会，进行分组，指定课程设计的题目和内容，讲解部分题目要求。学生在规定的时间内，经过小组的协同工作和指导教师的辅导，完成设计题目并开展实验研究。最后由指导教师进行验收及评定。

五、课程设计考核方法及成绩评定

1．考核方式：考查

2．评分办法：成绩评定实行优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级的成绩。

根据下面4项进行成绩考核，各项所占总成绩的比例为：

1）根据设计过程中的表现20% 2）设计完成的质量、提交的设计报告30% 3）实验调试成绩30% 4）答辩成绩20%

六、课程设计教材及主要参考资料

《电力拖动自动控制系统》，陈伯时编，机械工业出版社，出版时间：2005年

《图解变频器应用》，李燕编，中国电力出版社，出版时间：2009年

《变频器应用技术及实例解析》，魏连荣编，化学工业出版社，出版时间：2008年

编写人： 付丽君

野莹莹

运动系统教学 第3篇

关键词 运动控制系统 实践教学 多样化 能力培养

中图分类号： TP311 文献标识码：A

“运动控制系统”课程是新疆大学的校级精品课程，也是电气工程学院自动化、电气工程及自动化专业的一门很重要的专业核心课程，涉及面广，实践性强，是与实际生产结合极为紧密的课程之一。学习理论知识之余，加强课程的实践教学是一个急待解决的课题。

1 验证性实验

1.1 模拟实验装置

实验室购置了14台天煌教仪的DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置，该装置可以完成“电力电子技术”，“直流调速系统”，“交流调速系统”，“电机控制”等多门课程的验证性实验。“运动控制系统”课程的验证性实验就可以在该装置上完成。按照实验内容的不同，学生根据原理图，选取相应的实验模块，正确完成实验线路的搭建，通过万用表，示波器读取实验数据，观察实验曲线。转速、电流双闭环直流调速系统的实验原理框图如图1所示。

1.2 虚拟实验平台

1.2.1基于MATLAB/simlink的系统仿真

借助仿真软件MATLAB，根据系统各组成部分的参数，建立系统的simlink仿真模型，可获得系统的仿真曲线，从而分析系统的性能。转速、电流双闭环直流调速系统的仿真模型，如图2所示。

1.2.2基于matlab/GUI的系统仿真平台

基于Matlab提供的用户界面（GUIDE）开发设计了调节器设计软件。通过GUIDE创建各种图形句柄对象，实现仿真平台的用户界面。同时，GUIDE可以在用户GUI的设计过程中，直接自动生成M文件框架，通过这个框架，用户可以直接在其中编写自己的函数代码。

电流调节器和转速调节器的设计，采用工程设计的方法，即先设计电流环，再设计转速环的设计顺序，通过对两个环的框图化简及调节器结构的选择，对调节器的参数进行计算。

电流调节器设计的主界面如图3，用户在界面中填写已知的系统参数或加载实例，可视化的仿真界面如图3。

2综合型、开发型实验平台

“运动控制系统”是一门与实际工业现场应用密切联系的课程。为加强课程的实验教学，提高学生的工程实践、综合应用能力，从工程应用角度出发，结合相关专业课程，构建了面向工业现场的综合型、开发型实验平台。

2.1.1恒压供水的综合实验系统

为了与生产实际紧密结合，结合PLC、变频控制等知识，以ABB ACS 400型变频器和MODICON TSX 3722Micro系列可编程序控制器为基础，开发了全自动变频调速恒压供水的综合实验系统，本实验系统由变频器、PLC、压力表、压力变送器、电器控制板、控制面板、控制对象等组成如图4。

控制对象是双层水箱，上层相当于用户用水层。下层相当于供水层，由2台Y90S-2型三相交流异步电动机拖动着扬程30 m的SG8—33型管道供水泵进行供水。供水管上安装了监测水压的远传压力表和压力变送器，上水箱安装了监测水位的液位变送器。实验系统具有灵活性，根据不同的控制要求实现各种不同的控制方式。通过改编程序、变频器参数的设定等方法可以完成内容比较丰富的多种综合性和设计性实验。实验时，学生可根据不同的实验内容组成系统，为学生创造尽可能接近工业现场的良好实验环境。

2.1.2 基于S7-200的电机测速系统

控制对象是国产的三相异步电动机，基本参数为：PN = 1500KW，UN = 380V，IN = 3.7A，nN = 1400r/min，fN = 50HZ，使用西门子公司的MM440变频器进行驱动；检测环节采用欧姆龙光电编码器（型号为E6B2-CWZ6C，分辨率为600P/r），给定电压为直流24V。

通过所学的课程传感器、运动控制系统与PLC的相关知识，结合欧姆龙光电编码器的特点和S7-200 PLC高速计数口的设置参数，自行设计搭建出电机测速系统，如图5所示。

新疆大学运动控制系统课程的实验形式多样性，将传统的模拟实验与MATLAB环境下的仿真实验相结合；基础理论验证类实验与自主型、綜合型、设计型实验相结合；基本实验与创新实验相结合；既锻炼了学生的动手能力，又充分满足了学生的好奇心及探究知识的积极性，真正做到了理论与实践相结合，在知识积累、科研能力培养、素质锻炼等方面起到了很好的效果。

参考文献

[1] 尚丽，淮文军.基于Matlab/Simulink和GUI的运动控制系统虚拟实验平台设计[J].实验室研究与探索，2010， 29（6）：66-71

[2] 方清城，罗中良，官峰.等.Matlab在运动控制系统实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2007，24（1）：73-75.

[4] 肖龙海.Matlab在“自动控制原理”课程教学过程中的应用[J].中国电力教育，2008，24：61-62.

[5] 史旭华，俞海珍.基于工控组态软件及Matlab的计算机控制实验平台[J].工业控制计算机，2008，21（6）：14-15.

[6] 王印松，岑玮.基于Matlab/Simulink电力系统仿真工具箱的拓展[J].电力系统保护与控制，2009，37（20）：84-88.

运动系统教学 第4篇

教学质量的高低, 主要取决于教学过程的控制, 而教学过程的控制是通过信息的传递和反馈得以实现的。运用现代化设备, 使学生更直观, 更快捷地接收教学反馈信息, 已是田径类课程教师义不容辞的责任。目前, 体育术科课时不断减少, 传统的技术教学手段远远满足不了教与学的需要, 用更短的时间掌握正确运动技术, 成为新时期技术课程教学面临的巨大挑战。“运动技术即时反馈系统”凭借生动形象的图像、文字、图形、动画、声音, 以及强大的数据库管理和智能化的软件, 不仅能够更加直观, 生动和形象地向学生传播并反馈教学信息, 而且能够调动学生主动参与的积极性, 有效提高学习效率。“运动技术即时反馈系统”的应用, 有效缓解了教学时数紧张, 优化了教学质量, 提高了教学效果。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

选取鲁东大学体育学院体育教育本科专业2006级两个男生班, 2007级两个男生班, 每班20人, 共80人。采用自然分组的方法, 分为四个组。随机指定每个年级中的一个班为实验组, 在跳远课程教学中使用“运动技术即时反馈系统”;另一个班为对照组, 在跳远课程教学中不使用“运动技术即时反馈系统”。分别在2008年3月-4月和2009年3月-4月, 对两个年级的学生分别进行为期5周, 10次课20课时的教学对比实验。

2.2 研究方法

本文采用了文献资料法, 专家访谈法, 对比实验法, 问卷调查法, 数理统计法等科研方法。

3 研究结果与分析讨论

3.1 “运动技术即时反馈系统”应用方法介绍

“运动技术即时反馈系统”由图像采集、视频播放、动作对比、技术分析等功能模块组成。主要使用DV摄像机等视频图像采集设备在教学现场进行拍摄, 并连接笔记本电脑或台式电脑, 进行同步采集, 储存和数据处理, 即时实现图像以及声音的重放、倒放、慢放、定格等, 并可在后期继续对图像进行运输、合成、分割、描述、分类、解释等一系列编辑与制作。

3.2 “运动技术即时反馈系统”对学生运动成绩的影响

通过对学生实验后运动成绩进行统计学处理, 得出表2的结果, 2006级实验组, 跳远成绩5.5米以上的学生有18人, 占总数的90%, 其中超过6米的学生有9人, 占总数的45%;而对照组, 只有12人的运动成绩超过了5.5米, 占总数的60%, 能跳过6米的学生更少, 只有1人, 占总数的5%。2007级实验组, 跳远成绩5.5米以上的学生有19人, 占总数的95%, 其中超过6米的学生有9人, 占总数的45%;而对照组, 只有13人的运动成绩超过了5.5米, 占总数的65%, 能跳过6米的学生更少, 只有3人, 占总数的15% (见表3) 。分析表明, 实验组和对照组的成绩差异显著, 实验组的运动成绩明显优于对照组。

3.3 “运动技术即时反馈系统”对学生技术掌握的影响

实验结束后, 田径教研室的8位教师, 对学生进行了严格的达标考试。为了尽量保持评价结果的客观性和准确性, 将两组学生混编在一起进行考试, 采取一定的保密措施, 使教师无法获知参考学生属于哪个组别, 排除了教师的主观情绪可能会对评价过程及结论产生的不利影响。考试结果表明, 2006级实验组, 有13人技术评定成绩超过了80分, 占总数的65%, 其中超过90分的学生有4人, 占总数的20%;而对照组中有2名同学不及格, 只有4人的成绩超过了80分, 占总数的20%, 仅1名同学获得90分, 占总数的5% (见表4) 。2007级实验组, 有11位同学得到了80分以上的成绩, 占总数的55%, 其中超过90分的有3人, 占总数的15%。而对照组有1名同学不及格, 总共只有6名同学的成绩超过了80分, 占总数的30% (见表5) 。实验组与对照组的较大差异再一次证明了, 在教学中应用“运动技术即时反馈系统”成绩显著。

3.4 师生对“运动技术即时反馈系统”在教学中应用效果的评价

研究过程中, 走访了苏州大学体育学院邰崇禧教授, 鲁东大学体育学院车保仁教授、于军教授以及北京体育大学和鲁东大学体育学院田径教研室的多名资深教师。访谈中, 各位老师对“运动技术即时反馈系统”给予了充分的肯定, 普遍认为该系统对田径类课程教学有着积极意义, 体现了现代教学理念, 通过对教学中微观因素实施有效的控制, 辅之与宏观控制相结合, 是实现教学过程最优化的有效途径。

本研究共向实验组学生发放了40份调查问卷, 通过问卷调查得知, 学生普遍认为在教学中运用“运动技术即时反馈系统”作用明显, 百分之百的学生认为“运动技术即时反馈系统”对自己有用, 有利于提高自己的学习积极性, 能够帮助自己掌握动作技能;95%的学生觉得“运动技术即时反馈系统”有利于提高自己的自我调节能力, 为开展课后学习创造了条件, 并希望在今后的课程教学中继续使用它 (见表6) 。

“工欲善其事, 必先利其器”。教学方法与手段是教与学的桥梁, 没有现代化的方法与手段, 就无法保证教学的质量。学生以往在学习中对动作的时空感往往是泛化的, 自己究竟是怎样做的, 自身感觉非常模糊, 成为掌握技术动作的障碍, 难以获得较好的学习效果。在教学中运用“运动技术即时反馈系统”, 创造了让学生即时观察本体动作的条件, 大大提高了学生对时间和空间的把握程度, 明确了对技术动作的客观认识, 再现和分析即时技术录像的同时, 结合教师的指导和纠正, 可以大幅加快学生掌握技术动作的速度和质量。不用再像以前那样, “横看成岭侧成峰, 左右高低各不同。不识庐山真面目, 只缘身在此山中”了。

“无心栽柳柳成荫”。实验过程中, 为了促使学生能够把课中和课后学习更好的结合, 在网络上建立了教学博客 (Blog.sina.com.cn/PE2008) , 利用课后时间将课中拍摄的技术图像进行后期制作, 并上传到教学博客中去。出乎意料的是, 短短数月, 就有3500多人次浏览该博客, 不仅实验组和对照组的学生上网浏览, 而且还有很多实验以外的体育学院师生也都饶有兴趣的参与进来, 甚至一些校外的有心人士也在此留下了足迹。再次体现了“运动技术即时反馈系统”提高教学效率, 夯实教学质量, 符合教学需求, 深受师生欢迎的特性。

4 结论

1.教学实验结果表明, 无论是技术评定, 还是达标测验, 试验组都明显优于对照组, 试验组教学效果显著提高。

2.运用“运动技术即时反馈系统”, 使教师教有依据, 学生学有目标, 避免和减少了各种扰动因素的干扰;有利于对学生进行个性化培养, 真正做到因人施教、因材施教, 确保每位学生都能获得理想的学习效果。

3.兴趣是人们探究某种事物或从事某种活动的心理倾向, 是推动人们认识事物, 探求真理的重要动机。“运动技术即时反馈系统”, 为学生提供了一个“求知”、“探索”的环境, 学习兴趣得以激化, 有利于学生对学习产生更深厚, 更持续的兴趣。

4.“运动技术即时反馈系统”, 提高了学生观察问题、分析问题、解决问题的能力, 培养了学生的主体意识和创新意识。

5.“运动技术即时反馈系统”, 在师生之间搭起了一座可沟通的互动平台, 在教师的指导下, 有效提高了学生接收信息, 处理信息的效率, 同时促进了学生课中学习与课后学习的有效结合。

6.“运动技术即时反馈系统”, 能够较好的解决教学中的重点和难点, 更新了教学手段, 推动教师教学观念与时俱进, 有助于实现体育教学持续科学发展。

5 建议

1.在运动技术教学中广泛推广和应用“运动技术即时反馈系统”。

2.学校教务和科研部门应加大资金投入力度, 为教师开展教学改革和科学研究创造良好环境。

3.体育学院领导要重视现代化教学设备与工具的使用, 为教师配备“运动技术即时反馈系统”。

4.加强体育院系之间的交流与合作, 共同探讨教学新观念、新方法, 助推体育教学现代化进程。

参考文献

[1]卢家梅, 等.学习心理与教学[M].上海:上海教育出版社, 2000.

[2]李鸿江.田径[M].北京:高等教育出版社, 2006.

[3]运动训练学教材组.运动训练学[M].北京:人民教育出版社, 2000.

[4]王道俊, 等.教育学[M].北京:人民教育出版社, 1997.

运动系统总结 第5篇

标志性特征

1、“银叉(餐叉)” 型畸形－－伸直型畸形（Colles骨折）

2、“枪刺刀”状畸形－－伸直型畸形（桡骨下端骨折）

3、方形手，关节活动弹响（骨摩擦音），休息疼（静止疼）－－骨性关节炎(OA)

4、骨盆分离和挤压试验阳性－－骨盆骨折

5、肘后三角关系异常－－肘关节脱位

6、有方肩畸形、搭肩试验 －Dugas（杜加）征阳性－－肩关节脱位

7、“竹节”样脊椎－－强直性脊柱炎

8、四肢小关节，梭形肿胀－－类风湿关节炎

9、拾物试验阳性－－脊柱结核

10、“4”字试验、髋关节过伸试验、托马斯(Thomas)征阳性－－髋关节结核

11、伸肌腱牵拉试验(Mills征)阳性－－肱骨外上髁炎

12、Codman三角、“日光射线”征象－－骨肉瘤

13、肥皂泡样改变－－骨巨细胞瘤

14、蜂窝状或泡沫状－－动脉瘤性骨囊肿

15、骨疣－－骨软骨瘤

16、磨砂玻璃状－－骨纤维异样增殖症

周围神经损伤

1、肱骨外科颈骨折三角肌萎缩麻木

2、肱骨髁上骨折爪形手、骨间肌萎缩

3、肱骨中干骨折垂腕

4、腓骨颈骨折马蹄内翻足

5猿手，拇指内收

发病年龄

1、桡骨头半脱位－－ 5岁以下的小儿 ；

2、青枝骨折――儿童；

3、化脓性关节炎――儿童；

4、肱骨髁上骨折――10岁以下儿童

5、胫骨结节骨软骨病――12～14岁好动的男孩；

6、强直性脊柱炎――青少年男性；

7、骨巨细胞瘤－－ 20～40岁；

运动系统教学 第6篇

摘 要 生命在于运动，但过量运动会对人体造成极大的危害。而适量的运动可以使生活、学习和工作充满活力，保持轻松愉快的心情，改善睡眠质量，从而能够保证充足的休息，提高工作效率，提高人体的适应和代谢机能，增强对疾病的抵抗能力等等。总之，运动可以健全体魄、强身健骨、防病防老、延长寿命，是生命健康的源泉。但是，我们也应该认识到，只有适量的运动，才是有利于健康的。在谈论过量运动对人体造成的危害前，我们先认识适宜运动的健身作用和人体缺乏运动的危害。

关键词 适宜运动 过量运动 人体器官

一、适宜运动对人体的影响

（一）运动对心肺功能的作用

专家认为，心脏功能的强弱是决定人类健康与否和寿命长短的重要因素。经常从事有氧代谢运动的人，由于心肌等得到了锻炼，心肌细胞能获得更加充足的氧气和营养，心脏的容积增加，搏动更加有力，每搏输出量增多，心力贮备增大。安静时心跳次数减少，一般人的心率平均为75次/分，而经常运动的人其心率可减少到50-60次/分甚至50次/分以下。心跳的减慢能使心脏获得更多的休息时间，这对心脏的保护和功能的储备都非常有利。研究表明长期坚持锻炼会使心脏“老化”现象得到缓解。

人的生命活动一刻也离不开氧，吸入新鲜氧气，呼出二氧化碳。衡量机体呼吸机能健康的重要标志是肺活量和最大通气量。适量的运动可以使呼吸肌发达，收缩有力，胸廓增大。经常运动的人其胸围呼吸差有9-16厘米，而很少锻炼的人，胸围呼吸差只有5-8厘米。一般人的肺活量是女性为2500毫升左右，男性为3500毫升左右，经常锻炼的人，由于肺脏弹性大大增加，呼吸机力量也增大，故肺活量比常人大1000毫升左右。此外，运动可使呼吸加深，提高呼吸效率。一般人由于呼吸浅，每次呼吸量只有300毫升左右，而运动员可达600毫升。经常锻炼的人呼吸频率为8-12次/分，而一般人为12-18次/分，呼吸频率的降低能使呼吸机有较多的休息时间。另外，运动锻炼可增强机体适应气候变化的能力，有助于呼吸道疾病的预防。

（二）运动对消化系统的作用

适量的运动可以促进胃肠道蠕动，促进消化，增进食欲，加快排泄。因为运动时，肌肉活动明显增强，血液循环加快，需要充足的能量供应，从而使得肠胃功能得以加强和改善。当然，在运动时一定要掌握科学性，合理安排运动时间、内容、强度和方法。

（三）运动对神经系统的作用

大脑是人体最重要的器官之一，整个大脑皮质共分成了几十个不同功能的区域，他们之间有相互诱导的作用。运动能诱发大脑皮质中的运动区域兴奋，同时抑制与脑力工作有关的区域，从而使与脑力工作有关的神经细胞得以休息而受到保护。运动可加速大脑的血液循环，改善大脑细胞的氧气和营养供应，延缓中枢神经细胞的衰老过程，提高工作效率。如果长期进行合理的体育锻炼，可使血液循环加快，保证脑对氧气和糖的需要，进而维持和促进脑的功能。另外，体育锻炼还可以促使脑释放脑啡呔，这些物质由此促进智力和帮助记忆的作用。他们可使身体更加灵活，思维更加敏捷。

（四）运动对心理健康的作用

近年来，神经心理学家通过实验已经证明，肌肉紧张与人的情绪状态有密切关系，大多数沮丧者是起因于缺乏运动，不愉快的情绪，通常和骨骼肌及内脏肌绷紧的现象同时产生。所以，运动能消除人的沮丧心理，减少不良情绪的发生。另外，运动还能分散注意力，产生新的感觉，从而消除因沮丧引起的不适。

二、缺乏运动对人的危害

运动同健康存在着密切的关系，人体的各种器官在运动中会得到锻炼和加强，长期运动不足会对健康带来严重的影响，在生理上主要表现有：心肺功能显著减弱和下降，血液供应和摄入氧气明显减少；肌纤维变细，肌肉萎缩，骨骼缺乏硬度与弹性，骨质疏松，骨盐丢失严重，关节灵活性下降等等。

近年来，肥胖症，高血压，糖尿病，高血脂，焦虑症的人越来越多，发生的危险越来越大，并有向低龄化发展的趋势，这些病的发生与运动不足有着直接的关系，一方面是营养的过剩，另一方面是运动的严重缺乏。

三、过量运动对人体的危害

适宜的运动对健康有着积极的作用，但过量的运动对身体存在着严重的危害。运动量的大小同运动强度，运动频率，运动时间有着密切关系。运动过度时常有以下表现：运动中觉得非常疲劳，运动速度减慢，面部潮红，大量出汗，心慌，气短，头晕，肌肉僵硬，或伴有器官疼痛，活动时肢体不协调，体温升高，极度口渴等等。正常人运动量合适时会感到工作，学习和劳动时精力充沛，锻炼后虽有肌肉轻度疼痛四肢较沉重及疲劳感觉，但不影响正常的睡眠和食欲等，经过休息后，次晨即可消失。如果运动后感到极度疲劳，饮食和睡眠不好，对锻炼有厌倦和冷炎的感觉，说明运动量过大需要适当调整。

（一）过量运动对心血管系统的影响

过量运动时，冠状动脉的供血不能满足心脏做功的需要，就会引起心肌缺血，从而诱发心功能不全，心绞痛，甚至引起猝死。另外，运动过量还可使血液代谢产物堆积，温度升高，红细胞破坏增加而导致贫血发生；过量运动还可引起植物神经功能紊乱，交感神经兴奋性增高，出现运动性高血压。

（二）过量运动对骨骼的影响

长期超大强度运动会使骨组织所受压力过大，容易致使骨折，如胫骨的疲劳性骨折。长期大运动量的训练会使关节软骨经常受到细微损伤，软骨正常弹性改变，造成软骨营养障碍，导致软骨病变的发生，如髌骨劳损，软骨溃疡等。

（三）过量运动对血液的影响

剧烈运动时血液发生重新分配，胃肠道循环血量大大减少胃肠黏膜血管痉挛，黏膜通透性改变，从而引起胃肠道出血，表现为运动中或运动后出现胃痛，呕血，下腹部痉挛性疼痛，黑便等症状。持续运动强度过高或运动量过大，可使锻炼者出现植物神经功能紊乱的症状，造成胃肠功能障碍，如食欲下降、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。

（四）过量运动对泌尿系统的影响

运动强度太大或运动量过大时，由于机体的内环境剧烈变化，如酸碱平衡改变，体温，渗透压改变等，可出现运动性蛋白尿、运动性血尿，运动性管型尿等。

四、如何合理安排运动量

一般可以用客观生理指标的测定和锻炼者的主观感觉来分析，在检查运动量是否适宜时，把上述两种方法结合起来使用，便可知道运动量安排是否合适，客观生理指标目前常用的有锻炼前后及安静时的脉搏、血压、体重、肺活量、心电图、尿蛋白、血色素等指标。

那么，运动量怎样掌握才算合适呢？对于正常成年人的运动量，以每分钟心率增加至140次为宜；而对于老年人的运动量，以每分钟增加至120次为宜。一般运动时的心率应保持在“（最大心率—运动前安静时心率）÷2+运动前心率”范围内。正常血压变动范围应在10毫米汞柱以内，体重不超过0.5千克。如血压明显升高，肺活量显著下降，体重持续减轻，且减轻幅度超过正常体重的1/30时，说明运动量有可能安排不当，要引起注意。

无论是体育锻炼还是运动训练，都必须合理安排运动量。如果运动量过小，起不到很好锻炼身体的效果；相反，如果运动量过大，就会超过人体生理负荷的极限，也达不到增强体质的锻炼目的，并且还会对锻炼者的健康带来不利影响，并对学习或工作造成影响。

参考文献：

[1] 刘梅.运动性疲劳恢复的方法[J].吉林体育学院学报.2000（2）.

[2] 吕荣，姜文凯.神经—肌肉疲劳的生理学研究进展[J].2001（3）.

运动系统教学 第7篇

机构运动仿真分析方法,可以实现机械工程中非常复杂、精确的机构运动分析,在实际制造前利用零件的三维数字模型进行机构运动仿真已成为现代CAD工程中的一个重要方向及课题。机构仿真分析所解决的问题主要有以下几点:位移、速度和加速度。

主要研究了牛头刨床急回机构的实时运动问题,采用

刚体运动学原理,从动力学的角度给出所研究的质点的运动状态参数,包括动点的绝对运动参数和相对运动参数。

1 运动模型分析与建立

a) 建立分析坐标系:动点选择初始位置时O1B杆上与销钉A点相重合的点,运动参考系选择随着OA杆一起转动,其坐标原点为O,x轴沿O1B,绝对参考系的坐标原点建在O1点,x轴沿平行与O1B方向如图1所示。

b) 绝对运动:牛头刨床急回机构的绝对运动轨迹是指曲柄围绕O点做圆周运动,运动轨迹是一个空间二维曲线,运动方程为:

undefined

(1)

式中:θ——曲柄与x轴的夹角;

r——曲柄的长度为主动杆长度与套钩的半径之和。

在绘制运动轨迹时只需要给出当前的旋转角度,采用离散逼近的方法,按照一定的步长值将连续绘制出的点连成曲线。

c) 相对运动:相对运动的实现一般采用两种方法。1)直接采用相对坐标的描述;2)基于已有的绝对运动实现其相对运动。方法2)对于描述复杂系统的相对运动可以起到事半功倍的效果,基本思想就是基于按照绝对运动的思想,假定将动参考系回复到开始时刻,从最高控制层控制所有的运动对象在空间的位置分布。

相对运动的轨迹绘制问题同绝对运动轨迹绘制的基本思想是一致的,重点是动点的获取以及动点的具体位置的确定。取曲柄与x轴的夹角θ的大小,记∠AOA′=θ,按照逆时针方向进行建模,由于动点处于不同位置其运动轨迹是不一样的,因此应考虑以下4种情况:

1) 当undefined时:按照绝对运动的思想,初始时刻t曲柄处于位置OA(B),经过Δt时刻曲柄旋转到与初始位置夹角θ,此时曲柄为OA′重合,研究的动点旋转到B′位置。在动坐标系中考察动点的位置,可以将OA′B′顺时针沿着x′轴旋转,此时B′旋转到B″,B″即为在动点在相对坐标系中的位置(图2)。

假定将OA′B′顺时针沿着x′轴旋转θ,此时动点的位置可以表示为:

undefined

(2)

图2中OA=L, OO1=H。

2) 当undefined时:按照绝对运动的思想,初始时刻t曲柄处于位置OA(B),经过时刻曲柄旋转到与初始位置夹角θ,此时曲柄为OA′重合,动点旋转到B′位置。考虑在动坐标系中考察动点的位置,可以将OA′B′顺时针沿着x′轴旋转θ,此时B′旋转到B″,B″即为在动点在相对坐标系中的位置(图3)。

现在假定将OA′B′顺时针沿着x′轴旋转θ,此时动点的位置可以表示为:

undefined

(3)

图3中OA=L, OO1=H。

3) 当undefined时:按照绝对运动的思想,初始时刻t曲柄处于位置OA(B),经过Δt时刻曲柄旋转到与初始位置夹角θ,此时曲柄为OA′重合,研究的动点旋转到B′位置。在动坐标系中考察动点的位置,可以将OA′B′顺时针沿着x′轴旋转θ,此时B′旋转到B″,B″即为在动点在相对坐标系中的位置如图4所示。

将OA′B′顺时针沿着x′轴旋转θ,此时动点的位置可以表示为:

undefined

(4)

图4中OA=L, OO1=H。

4) 当undefined时:分析方法同上,如图5所示。

d) 动点的运动参数分析:本系统主要研究的是牛头刨床急回机构的运动,并在此基础上对动点的运动参数作了分析,主要包括动点的绝对运动参数和相对运动参数。绝对运动参数和相对运动参数主要包括速度,角速度,切向加速度,法向加速度等。这些参数的获取均可按照基本的定义形式求得,建立在上面的绝对运动轨迹和相对运动轨迹的基础上。

求动点的相对转动角速度,也就是摆杆的相对转动角速度(图6),按照下面的方法:

通过上面的相对运动轨迹的形成过程,可以求得动点

B″的坐标位置和角度AOB″,在三角形AOB″中,记OA=L, OB″=M, ∠AOB″=θ,由正弦定理有:

undefined(5)

理论上可以求出θ=θ(t),然后按照定义求出

undefined

在计算机中的实现并不同于上式,而是按照原始的定义,采用离散方法取时间段Δt内求出动点在不同时刻的两个位置,按照三角关系求出与转动中心A的夹角θ1, θ2,然后利用

undefined(6)

求出动点的相对转动角速度。系统的相对运动及绝对运动轨迹如图7所示。

其他的运动参数均按此方法,但特别注意的是在求角加速度,由于涉及到二阶导数,需要给出三个点的位置,先求出相临时间段的两个角速度ω1, ω2,然后利用下式

undefined(7)

即可推导出。

2 结论

采用离散分析方法建立了牛头刨床的仿真数学模型。基于以上建模分析方法,建立了牛头刨床急回机构运动仿真机构的运动模型,在此基础上利用VC和OpenGL开发出了头刨床急回机构运动仿真软件系统,它具有实时运动仿真和在线输出动点的动力学参数的功能。为运动仿真软件开发提供了开发路径和方法。

参考文献

[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京:高等教育出版社,1981.

[2]徐灏.机械设计[M].北京:机械工业出版社,1992.

[3]王正中.系统仿真技术[M].北京:科学技术出版社,1986.

[4]倪明田,吴良芝.计算机图形学[M].北京:北京大学出版社,1999.

[5]孙桓,陈作模.机械原理[M].5版.北京:高等教育出版社,1996.

智能运动监测系统的设计 第8篇

随着人们生活水平的不断提高和锻炼意识的增强, 更多的人走进健身房、室内篮球馆、羽毛球馆、乒乓球馆等活动场所锻炼身体, 提高身体素质。很多人没有科学系统的训练, 只是按照个人经验和口口相传的所谓专业知识进行体育锻炼, 反而带来诸如运动过量、机体功能的损坏等问题。本文通过对参与运动的运动个体的实时心率和血压的监测来调节运动个体的运动持续时间和运动负荷强度, 以保证运动的适度与安全, 达到科学锻炼的目的, 促进人们身体素质的提高。

2原理框图

本设计通过对参与运动的个体心率、血压的采集,通过按键选择健身个体的身高、体重、年龄等数据, 将数据采集转换后传递给89C51单片机进行数据的判断和处理, 计算出运动个体的当前精力状况, 确定运动量大小, 保证运动个体的运动心率在最佳心率。当运动个体的心率达到最大心率时, 运动个体的运动时间、运动量均被调整。当运动个体舒张压OBP升高超过15mm Hg时, 系统发出蜂鸣报警, 并强行停止其运动过程。原理图如图1所示。

2.1精力计算和运动量及对应运动适应度取值的选取

本智能运动健身系统主要是通过对运动个体实时的心率和血压的监测来调节运动个体的运动持续时间和运动负荷强度, 以保证运动的适度与安全。根据运动生理学理论, 本系统采用的是一种目前国外通用且科学的计算方法:

(1) 系统根据采集的运动前的初始心率和血压数据计算出运动个体的平均血压。

(2) 开始运动前运动个体输入自己的年龄( 周岁)、 体重( 公斤) 与身高( 厘米)。

(3) 系统根据以上数据列成算式, 计算精力:

精力=(700-3* 心率-2.5* 平均血压-2.7* 年龄+0.28* 体重)+(350-2.6* 年龄+2.1* 身高)

举例说明: 某男性46岁, 身高178厘米, 体重80公斤, 每分钟脉搏56次, 血压120/70mm Hg, 平均血压86.7mm Hg, 此人的精力即为:

(700-3X56-2.5X86.7-2.7X46+0.28X80) 十(350-2.6X46+2.1X178)==0.7975,

将计算出的精力数据。例如: 上述那位男性的运动量应属于第四类, 即中大, 表示他可以从事比较紧张的运动。

(4) 对照以下表格, 便得知适宜自己的运动量:

对照此表, 系统即自行计算机作出判断, 根据运动个体的精力数据选择适合该运动个体相应的运动量, 并根据运动个体的精力数据和运动时的最高心率, 进而计算出该运动个体运动所适合的运动量以及该运动个体的运动时的最佳心率运动时, 系统通过控制运动时间和运动强度, 使运动个体的运动时心率到达最佳心率而不超过最高心率, 进而计算出该运动个体运动所适合的运动量以及该运动个体的运动时的最佳心率运动时, 系统通过控制运动时间和运动强度, 使运动个体的运动时心率到达最佳心率而不超过最高心率, 运动量及对应运动适应度取值的选取如下表:

对照标准, 循序渐进地进行锻炼, 达到使运动个体能安全有效的运动以强身健体的目的。为了保证运动个体的安全, 当符合以下条件时, 运动的负荷强度降低:

(1) 当运动个体的心率超过运动的最佳心率时;

(2) 当运动个体的收缩压SBP升高至180mm Hg时

(3) 为了保证运动个体的安全, 当运动个体达到运动最大心率时除了负荷强度降低外还将减少运动时间;

(4) 为了保证运动个体的安全, 当运动个体舒张压OBP升高超过15mm Hg时, 系统将强行停止其运动

2.2系统硬件电路[1,2,3]设计

本系统设计四个按键Key1、Key2、Key3、 Key4;Key1键是菜单键, 用来选择输入身高、体重、年龄等信息。Key2键是+, 数字加键。Key3键是-, 实现数字减。Key4是确定键。菜单键选择输入目标, 为身高、体重或年龄后按Key4确定, 进入输入模式, 当输入OK后按Key4确认。

基本原理: 设置3个指示灯, 作为身高、体重、年龄设置的指示标志,( 在此假设Led1、Led2、Led3)。模块通电后,3个指示灯都处于熄灭状态, 当按下KEY时LED1亮( 表示此时输入时输入值为身高CM) 再按下KEY1时LED2亮( 表示此时输入时输入值为体重KG) 第三次按下时LED3亮(表示此时输入时输入值为年龄) 第四次按下时3个指示灯都灭, 依次循环。

当KEY1按下LED1亮时, 按下KEY4键表示现在可以输入数值, 并且此时数值为身高值。与此同时, 数码管的百位闪烁, 表示现在输入身高百位值, 此时可以按KEY2或KEY3进行加减输入, 百位输入正确后再按KEY4键数码管十位开始闪烁, 表示此时输入值为身高十位值, 输入正确后再次按下KEY4键个位闪烁, 开始输入个位值, 完成后再按下KEY4, 数码管不再闪烁, 表示身高输入OK。( 其他数据输入方式相同)

在本设计中, 系统供电后身高、体重、年龄的初始值为:170、60、25。

按键电路[4,5,6]如图2所示。

蜂鸣电路如图3所示。蜂鸣器分为有源和无源两种, 本设计采用有源蜂鸣器, 其中PNP小功率三极管采用9012,通过适当调节基极电阻可改变蜂鸣器的发声功率。 当P3.7=1时, 三极管截止, 蜂鸣器不发声; 当P3.7=0时, 三极管导通, 蜂鸣器中有电流流过, 发出蜂鸣音。

系统单片机最小系统设计图如图4所示。

3系统软件部分设计

3.1系统软件流程图

智能运动检测系统的软件设计思路: 对使用的单片机初始化, 采集运动者的血压、心率信号, 计算运动者精力, 通过A/D转换, 将结果送出, 如果运动量超过标准就进行报警以达到控制要求, 如果运动量在标准范围之内则进行反复监控。

3.2系统的抗干扰措施

⑴ 在单片机控制系统中, 将模拟地与数字地分开, 最后才在一点将它们连接, 避免模拟电路中的干扰信号窜入数字电路。

⑵ 本系统的供电端比较多, 而且单片机的工作频率较高, 因此, 在电源和地之间均并联一只10u F的电容和一只0.1u F的电容, 滤除从电源窜入的干扰。

⑶ 采用看门狗监控芯片在上电和断电过程中实现可靠复位, 同时, 当程序跑飞时实现自动复位减少数据被改写的可能性。

⑷ 键盘接口电路中, 采用RC滤波电路消除按键抖动的影响。

4结束语

本文通过对运动个体的心率、血压的监测, 计算出运动个体的精力状况、运动量是否合适等, 对于超出运动量的行为进行强制终止, 有效的监控运动个体的运动情况, 保证运动个体安全从事体育运动, 达到安全、有效健身的目的。

摘要：随着人们生活水平的不断提高和保健意识的增强,更多的人走进健身房、室内篮球馆、羽毛球馆、乒乓球馆等活动场所锻炼身体。由于缺乏系统和科学的指导,存在着运动过量、损伤等风险,本文通过对参与运动的运动个体的实时心率和血压的监测,来调节运动个体的运动持续时间和运动负荷强度,以保证运动的适度与安全。

运动控制延时摄影系统初探 第9篇

随着技术的不断进步与普及, 作为特技摄影的延时摄影越来越多地应用到寻常的影视节目制作中, 为观众呈现了更加绚丽多彩的影像, 怎样让延时摄影与运动控制系统结合起来, 更好地丰富画面内容也成为影视创作者热议的话题。

1 延时摄影定义

延时摄影 (Time-lapse photography) 是一种在前期使用低于正常影像的帧率进行拍摄, 在后期回放时使用正常或者较快的速率播放的摄影方式。是一种降低摄影速度来浓缩某一时间段内的光影变化的手段。长时间定时定格延时拍摄, 也可以称为微速摄影或降格摄影、“定格”摄影, “逐格”摄影。

在延时摄影的影像作品中, 物体或者景物缓慢变化的过程被浓缩到较短的时间内, 给观众呈现出平时用肉眼无法察觉的宏观景物变化。延时摄影通常应用于拍摄自然风景、城市、星空星轨、植物演变等题材, 如植物的生长过程、云层的变化、微生物分化等。

用照相机拍摄延时摄影的过程类似于制作定格动画, 即把拍摄到的单个静止图片串联起来, 获得一个动态的视频。具有降格功能的摄影机则可以直接选择较低的帧速率直接进行拍摄。一般情况下, 摄影机是以24格/秒 (24fps) 的速率进行摄制, 放映速率也是24fps, 所以观众看到的就是正常速度运动的影像。但如果以较慢的速度进行拍摄, 如6fps, 而放映时仍然是24fps, 此时图像里的运动将是4倍于正常的速度快速移动, 原理如图1所示。

2 延时摄影的基本类型

早期的电影先驱在十九世纪末就已开始尝试运用延时摄影技术, 但直到二十世纪初, 延时摄影才被电影人广泛接受, 并成为影视人手中的一把创作利剑。时至今日, 延时摄影已发展成熟, 各种技术也集成到其中, 为创作者提供更多的创作自由度。

2.1 静态定点延时摄影

静态定点延时摄影是最基本也是最常见的一种延时拍摄方式。即在拍摄过程中, 摄影机或照相机始终固定在云台上。由于是固定机位拍摄, 只需提前设计好构图, 所以操作起来相对简单些。但获得的视角也较为单一, 只存单一的时间变化, 镜头没有运动。

静态定点延时摄影一般使用数码单反相机或者具有降格拍摄功能的摄影机, 还需要配备延时摄影快门线, 如果没有快门线, 也可以使用笔记本电脑利用软件控制, 尼康数码单反相机可以使用自带应用程序Nikon camera control pro, 佳能单反相机可以使用Canon EOS utility。不过软件控制与快门线控制相比较为不便。

在拍摄过程中, 任何微小的抖动都会对最后的影像造成影响, 所以选择一个足够稳定的三脚架非常关键。充足的电池是必须的。而存储卡的大小和存储速度也很关键。存储卡的速度也会影响到拍摄间隔的摄制。如拍摄频率较高, 卡速较慢, 拍摄到的素材无法及时保存下来, 就会改变预设的拍摄频率, 所以配备几张大容量的存储卡是很有必要的。

2.2 多轴移动延时系统

静态定点延时摄影虽然拍摄简单, 但由于固定的摄影机只能拍到时间的浓缩变化, 缺少机位的运动、变化, 所以影像的视觉冲击力有限。于是可移动的多轴延时摄影运动控制技术应运而生。

多轴移动延时摄影运动控制系统将摄影机安装在特定的轨道上, 并通过控制器控制摄影机的运动、拍摄, 从而实现在三维空间里的任意角度运动, 如平移、旋转、俯仰等。拍摄更为灵活, 视觉冲击力也更强。

这种单轴运动控制系统每个单元包括:步进电机, 机械轴向或轨道结构, 摄影机固定在所述机械结构上, 单片机控制所述步进电机和摄像机的快门或出发装置。

笔者发明的延时运动控制系统 (Cine Magic系统) 就是一种适用于多轴移动延时摄影的电控轨道, 相关技术已获国家专利。这套Cine Magic电控摄影轨道利用控制器程序化控制轨道步进运动与相机间隔拍摄, 实现延时拍摄的自动化、参数化, 为创作者提供更多的创作空间。Cine Magic系列电控摄影轨道已被应用到许多影视节目的制作中, 反响颇佳。

2.3 大范围移动延时系统

近年来业内出现了一种新的延时摄影运动控制技术, 其以超大距离移动延时为特色, 拍摄出来的画面极具视觉冲击力。在中国备受追捧的俄罗斯摄影师zweizwei的许多作品就是采用这样的延时摄影技术, 如《莫斯科2011》、《白俄罗斯之旅》、《新加坡2012》等。这些大范围移动延时摄影的移动轨迹灵活, 可以大范围移动机位, 距离在几米到几十米之间, 运动轨迹可以是直线的, 也可以根据需要设计成不同的曲线, 但是zweizwei使用的运动控制技术多数是自动化程度较低的人工操作, 操作繁琐, 笔者所开发的Cine Magic S-table自动稳定装置可以很大程度上提高大范围延时拍摄的效率和精度, 采用S-table稳定装置实验机拍摄的《Shanghai E-Motion》延时片在业内广受好评。

3 延时摄影的拍摄技巧

利用延时摄影拍摄出绚丽的影像并不是件简单的事情, 需要掌握其中的一些技巧。

3.1 等间隔曝光

摄影机的曝光间隔必须相同。这是延时摄影最基本的要素。否则对于慢速运动物体, 如云彩、星空等, 画面将失去起码的连续性。所以拍摄时确保拍摄间隔一致, 具有降格功能的摄影机则会按照设定好的帧速率进行拍摄。

3.2 等距离移动

镜头的移动需要匀速, 而在时间间隔相等的前提下, 匀速就是等距离移动。等距离移动是运动延时摄影控制系统的一个特性, 也是运动延时摄影的另一个基本要素。同时, 每次移动的距离偏差不要超过0.5%, 否则拍出的画面就可能产生卡顿。至于移动距离的选择, 要视运动方式、主体距离和镜头参数和摄影师的创作决择而定。每次移动的距离越大, 角度的变化也越大, 最后画面的运动就越快。根据实践经验, 距离主目标越远则每次移动的距离就可以越长。换算成角度, 横向拍摄时每次移动的视角变化为0.3°~1°比较合适, 0.6°是常规速度, 0.3°是慢速, 而每次1°则节凑较快。也就是说, 如果拍摄距离主体5m, 那么每次移动距离可以选0.05m左右。人眼对水平的晃动非常敏感, 边缘有参照物的情况尤其明显, 移动不到半个像素就清晰可辨。因此, 为了保证高质量画面效果, 摄影机的水平颤抖要小于0.02°。

Cine Magic系统的可选配件S-table可以很好地解决这一问题, S-table是一种自稳定器, 它由两个x-y轴向的弧度滑台及高精度倾角传感器组成。可以实时监测平台角度倾斜情况, 并且根据实际偏移予以补偿, 从根本上解决了大范围移动延时的稳定问题。

3.3 浓缩频率的选择

延时摄影可以浓缩一段时间内景物的宏观变化, 不同的景物细微的运动速度也各不相同, 因此选择合适的浓缩频率尤为重要, 如果浓缩频率选择不恰当会造成极大的数据冗余, 给后期处理带来不便, 如拍摄云层时, 肉眼可见云层微小的运动, 则可以选择较高的浓缩频率, 例如每间隔2s进行一次曝光, 这样就能保证丰富的运动细节, 同时也减少拍摄时间。

3.4 基准曝光点的选择

任何数字感光器和胶片都有其固有的动态范围, 也可以成为“宽容度”, 宽容度高的感光介质可以容纳更多的亮度变化范围, 有些延时摄影, 如落日和亮度变化较大的场景, 如何选择一个准确的曝光点使景物的光影变化最大限度的容纳到摄影设备的宽容度范围内则是最为关键的一点, 这就需要对景物的亮度变化做一些预估, 由于自动测光具有很多不确定因素, 如果在延时摄影中采用自动曝光拍摄, 则有可能出现闪烁, 所以精密的延时摄影一定要采用可控的曝光技术, 由于目前单反相机的曝光标尺大多是三分之一档变化, 即便是采用人工操作, 也不能做到在延时过程中均匀, 线性的改变曝光参数以适应景物的亮度变化, 笔者所研发的Cine Magic系统开创性的加入了“线性B门控制”功能, 可以在一段延时拍摄中以一种线性变化的曝光组合拍摄景物, 大大的增加了延时摄影的时间浓缩范围, 经测试, 该功能最多可以使普通照相机拍摄的延时作品容纳高达25档光孔的动态范围。

不管采取哪种运动控制技术拍摄的运动延时摄影, 拍摄出来的画面一般都要经过后期的去抖、去闪、校色等处理, 再生产可以连续播放的影片, 给观众呈现肉眼所不能看到的绝美景象。

4 结束语

运动系统教学 第10篇

棱管法兰自动焊接机用于棱管与法兰对接的焊接, 其中焊枪又是棱管法兰焊接机的重要组成部分。焊枪运动在焊接过程中发挥着重要作用, 良好的焊枪运动控制对焊枪顺利完成工作至关重要。在自动半自动焊接过程中, 焊枪运动对焊缝质量的提高与焊接效率的提升有着明显的促进作用。在焊接过程中, 良好的焊枪运动可以使焊缝的宽度增加, 不均匀的焊缝得到改观, 焊缝表面的美观度和焊缝的金属力学性能得到提高[1]。

1 焊枪运动系统总体设计

本次设计的焊枪运动的模型选用三角型运动轨迹, 在焊枪运动时, 主轴一直运转, 当焊枪停止运动时, 主轴停止运转。焊枪运行轨迹如图1所示, 其中L为运动摆幅, T为运动周期时间。

运动控制是对运动进行规划以实现对运动结果的控制, 运动控制卡就是一种能实现这种功能的智能控制装置。本文使用GALIL公司生产的DMC-1842运动控制卡来控制焊枪运动的摆幅、摆频以及往复运动的停滞时间等参数[2]。DMC-1842运动控制卡具有8路输入与输出、编码器反馈、步进电机指令、通信以及自动PID调节等功能, 使用时需要插入到计算机的PCI总线。

1.1 焊枪运动硬件系统设计

焊枪的最终运动是利用驱动器控制伺服电机来完成, DMC-1842的作用是根据预先计算的运动位置程序控制驱动器, 然后驱动器控制伺服电动机运动, 伺服电动机的相对编码器再把运动结果值返回到伺服驱动器, 如此就构成了半闭环控制系统。设置驱动器面板的各种选项完成PID算法器自动控制运算[3]。半闭环控制系统框图如图2所示。

根据焊接对焊枪运动装置要求响应迅速、位置准确的原则选择小惯量交流伺服电动机;根据焊枪运动装置的惯量、动力大小的要求选择交流电动机功率为400 W。

1.2 电动机驱动电路设计

DMC-1842运动控制卡使用计算机的PCI接口与PC机通信, PCI是当前计算机中应用最多的一种通信接口, 市场上的大部分计算机主板都带有这种接口。DMC-1842运动控制卡与计算机通过PCI通信后, 还需要利用与DMC-1842配套的端子板与驱动器链接。从某种意义上说, 端子板的性能在很大程度上决定了DMC-1842运动控制卡性能的发挥。与DMC-1842相配合的端子板的型号是ICM-1900ID。ICM-1900ID端子板与驱动器之间的通信电路构成如图3所示。其中, 17为地线, 可以减少信号干扰;31~36为驱动器的编码器向接口板输出的位置反馈线路;27, 12, 28, 13为端子板向驱动器输入的位置信号;7, 23为驱动器的伺服使能信号。

伺服驱动器有3种运行控制模式:位置控制模式、转矩控制模式和速度控制模式, 本次设计对运动的位置要求比较高, 对响应速度与实时性要求不高, 所以用伺服器的位置控制模式。DMC-1842控制运动时以脉冲的频率控制转动速度, 以脉冲的总个数控制运转的角度。

1.3 焊接控制过程与焊枪结构

焊接时, 使棱管处于水平位置, 焊枪在棱管上方的最大垂直距离为焊接的起始点即焊接原点。当DMC-1842运动控制卡给电的一瞬间, 通过#AUTO字段程序的作用使焊枪运动到原点, 系统回原点动作由回原点程序控制。之后作为开始焊接开关的输入通道1接通, 焊枪向棱管运动。在与焊枪水平的位置处设置了一个二线制的接近开关作为极限开关使用, 此二线开关选用常开高电平输入有效, 在接近开关与棱管距离达到接近开关的检测距离时, 执行#LIMSWI中的程序。焊机的焊枪处于棱管任一平面的中间位置时, 在焊枪中开始送丝与输出CO2保护气体, 由于本次设计的是棱管法兰自动焊接, 因此棱管在旋转时, 其表面的点到旋转中心的距离是不一样的, 所以焊枪在焊接时不但要有往复运动还要有伴随往复运动的上下运动。当棱管的任一棱处在水平中心位置时, 焊枪焊接时的焊头与旋转中心的距离最大;当棱管的任一平面处在水平位置时, 焊枪焊接时的焊头与旋转中心的距离最小。为满足上述焊枪机构的运动过程, 设计的焊枪机构如图4所示。

2 控制系统参数选择

在自动焊接过程中主轴运转速度、送丝速度、焊枪的往复运动和上下运动速度, 都是自动焊接时的主要参数[4]。根据实验以及大量生产经验表明, 不同的焊丝用不同的运动参数才能达到良好的焊接效果。对于Φ1.0mm的焊丝, 采用的焊接速度为300mm/min~400mm/min, 摆幅为8 mm, 摆频合理范围在88次/min~12次/min时, 焊接金属飞溅最小, 焊接质量最好。当六棱管的半径为200mm时, 棱管旋转的最大距离差如图5所示。

在确定了控制系统的运转速度、送丝速度、焊枪的往复运动和上下运动速度等参数后, 根据具体参数进行系统程序设计。GalilTools是DMC-1842的配套软件, 可以在安装有微软操作系统的个人电脑上运行, 通过PCI总线和DMC-1842运动控制卡进行通信, 本系统通过GalilTools对所写的程序进行调试与测试。

#AUTO标识符标识运动控制卡在一开始上电时会自动运行的自启动子程序, 本次设计把需要预先处理的电机工作方式, 电机平滑处理, PID算法中的比例增益KP、积分常数KI、微分常数KD以及原点复位等程序放在自启动子程序中。#START标识符标识运行中所进行的动作, 本文把控制运动的程序放到此标识符中。#LIMSWI标识符表示中断发生时将要执行的中断子程序。本文使用接近开关中断, 当接近开关接近棱管时程序跳转到#LIMSWI程序段, 执行#LIMSWI中的程序。在DMC-1842运动程序中以#AUTO标号开始的程序会被自动执行, 通过BP把程序保存在控制器的非易失存储器中, 在上电或复位时程序会被自动执行。此次自动焊接的具体程序如下:

3 结语

本文以伺服电动机为控制位置的执行机构, 通过充分利用DMC-1842运动控制卡在运动控制方面的优势, 提出了一种全新的自动焊接控制方法。该控制方法的特点是以DMC-1842运动控制卡为核心, 用端子板与伺服驱动器联接来驱动伺服电动机, 其结构简单、控制方便。运用DMC-1842自带的软件省去了用单片机、PLC做控制时自行设计软件的过程, 减少了系统设计周期, 并且系统更稳定高效, 能够很好地满足现代焊接对焊枪运动的要求。

参考文献

[1]谭蓉.全位置自动焊焊枪移动和运动机构的设计[J].焊接技术, 2001 (12) :32-33.

[2]付松玲, 孙建青, 马晓君.PLC控制的焊枪运动机构的研制[J].山东机械, 2002 (4) :23-24.

[3]曹俊芳, 蒋立培, 孙亚玲.管道全位置焊接机器人机械系统研制[J].电焊机, 2006 (12) :11-12.

运动系统教学 第11篇

免疫系统涉及不计其数的细胞、特殊物质及器官之间的高度纷繁复杂的相互作用。它随时处于备战状态，能够预防疾病，并能明确地知道应该什么时候、在哪里、怎样采取适当行动摧毁入侵的有害物质，而不会伤害人体其他细胞。任何药物也无法取代人体内与生俱来的、兼具防御和修复双重功能的免疫系统。

免疫系统最重要的功能是清除体内各种垃圾。举个例子，红细胞的寿命只有120天，之后，就会死去变成垃圾，这就需要自身的免疫系统把它清除。

第二大功能，就是抵御疾病。科学家认为，免疫功能是获得健康的一把钥匙。当垃圾里产生蚊子时，蚊子就会到处飞，但是如果没有垃圾的话，它是无法繁殖下去的。换言之，病毒、细菌或肮脏的东西侵入人体，如果人的抵抗能力强，它们就没有办法繁殖下去。

从微观角度来看免疫系统，它就像一个军队，里面有空军、海军、陆军各类军人，而下面这些是最重要的——

骨髓 生产各类血细胞。从骨髓里产生的细胞，会被送到胸腺里。

胸腺 就像一个训练营，儿童时期，没有训练出足够的军队，所以很容易胸腺肿大。当人慢慢长大以后，训练出一批“军人”后，胸腺慢慢萎缩下来，但并不表示它没有功能了。

扁桃腺 也是免疫系统的一部分，不应轻意地被割掉。

脾脏 里面有很多V细胞，产生各类抗体。当人感冒或小孩注射疫苗以后，脾脏会稍微地肿大，这是很自然的现象，它是在拼命地生成武器来抵御外来的敌人。

淋巴 就像一个过滤器，它会将所有的敌人集中起来，以便消灭。所以，感冒时淋巴摸起来会硬硬的，这说明身体里的免疫系统正在打仗，感冒过后，淋巴就会自然而然地软下去。

盲肠 是免疫系统很重要的一部分，抵抗下腹部各种各样的感染。

白细胞 血液里的白细胞，都是免疫细胞。白细胞分为两大类，第一类称为T细胞，另一类称为V细胞。 V细胞的功能在于产生各种抗体，而这相当于军队里的武器。

免疫学是一门非常年轻的科学，是有待研究的科学。没有任何一种化学药物能够代替免疫系统，也不可以用化学药物来刺激免疫系统，否则可能会造成各种副作用。既然不能用化学药品来提升免疫系统，那么只能依靠“营养”。

谈到营养，每一个人对营养的定义是不一样的。我有一位很要好的女朋友，她每天给她的儿子两个鸡蛋、两个鸡腿、两杯牛奶，如果儿子没有吃下这些东西，她会很着急。我问她，为什么要给孩子吃这么多肉类呢？她说，因为孩子身体不好，别人一感冒，他就感冒，别人一咳嗽，他就咳嗽。我对她说，肉类并不代表营养。其实，人们如果吃过多肉类，整个免疫系统是会下降的。在美国，以前小学里有一个食品金字塔量表，它把最重要的营养划为肉类、牛奶制品，如今，这个量表已经被禁用了。研究发现，这种教导导致今天美国各种癌症、心脏病的高发病率。

芬兰政府曾做过一个世界最大的维生素实验。耗资4300万美元，总共2.9万人参与被试，长达5-8年时间。实验将人群分为两组，一组人每天吃维生素A和维生素E；另外一组的人员什么都不吃。过了5年、8年，吃维生素A和维生素E的这组人员死于癌症的比例要比另一组高出18%。更重要的一点，吃维生素E的人得心脏病、死于心脏病的人要高出另一组50%。一直以来，所有科研工作者在小型实验里面得到的结论，都是维生素E可以防止血管硬化，防止心脏病，这么大的实验，为什么会得出一个相反的结论呢？

美国卫生局的研究报告表明，当维生素C存在于橘子等整体时，被称为抗氧化剂，能防止心脏病、癌症。当维生素C离开橘子后，能制造上亿的自由基，相反会造成心脏病、癌症。

其实，这个问题理解起来很简单。橘子是自然生成的，维生素C是人造的，人造的不可能比自然的要好。我们根本没有能力创造一个橘子或蕃茄出来。蕃茄里面含有一万多种营养素，这些营养素是什么我们都还搞不清楚，哪里来的智慧和权力对大众说，里面最重要的是维生素呢？所以一个完整的食品才代表着真正的营养。

美国卫生局希望把所有的维生素制品列为药品，不让人们随意在市场上买到。服用维生素不当会带来很多副作用。美国有3万多儿童因服用维生素而出现中毒的现象。

人的健康不是一天就会得到，疾病也是一样。要得癌症也很不容易，人体里必须有100多种错误，才会产生一个癌细胞。我们的生命就像一棵小树，需要精心地浇灌、呵护才会茁壮起来。这里，有三点重要的结论：

1 营养

完整的植物、多种类的植物，代表着营养。人如果比较喜欢吃蔬果，少吃肉类，就会比较健康。美国现在提倡素食的汉堡，就是这个道理。

2 保持一种很平静的心情

因为一旦有压力或生气、紧张，半小时以内身体免疫功能就会下降。

3 适当的运动和休息

很激烈的运动对身体是绝对没有好处的。奥林匹克的运动模式是自我牺牲的一种表现。适当地休息，免疫系统在白天会比较弱一点，晚上的时候才做修补工作。举个例子，两个学生一个在读书，一个在睡觉，旁边有人咳嗽，哪个有可能被感染呢？当然是那个读书的人。

汽车模具冲压运动仿真系统研究 第12篇

关键词：汽车模具,优化,系统

我国汽车工业发展迅速, 市场需求量大。不同汽车厂商模具冲压工艺有不同的需求, 导致汽车模具仿真系统的研究也越来越难。传统的模具冲压工艺有很大的缺陷, 不仅延长了汽车生产周期, 而且增加了成本。为了改变这种状况, 在汽车设计过程中, 对汽车模具冲压仿真系统进行研究具有十分重要的意义。

1 汽车模具冲压运动仿真系统

1.1 冲压运动仿真系统

冲压运动仿真系统的主要作用在于对设计人员在模拟汽车模具冲压运动过程中的工作进行辅助, 在模拟前期要求设计人员进行交互性操作。

1.2 系统主要功能模块

在我国社会经济发展的同时, 汽车工业的发展导致模具加工工业发展迅猛, 加工的精度和质量也大大提高。事实表明, 对汽车模具冲压运动仿真系统的研究, 有利于节省生产时间, 节约成本。除了了解系统内容之外, 对系统主要模块的研究也是十分重要的。模块之间是相互独立的, 但是必要时在系统中可以发挥模块之间的配合作用。本文将系统分为以下两个模块:运动仿真模块和辅助设计模块。

运动仿真模块主要是用作快速定义各种模具冲压运动关系, 使程序从外部获得所需数据, 从而进行冲压运动的仿真。在工作中运动仿真模块主要负责外部工作, 收集外部数据, 为仿真系统的研究提供大量数据。系统的很多工作都是以数据为依据进行的, 所以运动仿真模块十分重要。辅助设计模块是在运动仿真模块工作完成以后, 对检测结果进行分析和总结, 找出存在的问题和缺陷, 降低发生隐患的概率。这一模块包括存储数据与系统交互界面的通信接口和数据表格两个部分。通信接口主要是用于对数据的提取存储, 数据表格用于存放这些数据, 方便用户检索, 重新生成相应的零件后为之后的仿真做准备。具体方案如图1所示:

2 汽车模具冲压运动仿真系统的技术优化

汽车模具冲压运动仿真技术对仿真系统十分重要, 但是这一技术的实际应用并没有发挥它所有的功能。因此, 应该在汽车模具冲压运动仿真系统中投入更多的研究精力, 将这一技术进行优化分析。

2.1 加强汽车标准化设计

随着科技的发展, 工业生产逐渐进入标准化。在汽车工业中, 模具设计的标准化、全面化发展, 标准件应用已经普及。模具设计的标准化不仅使产品质量进一步结语提升, 同时使模具的应用更加完善。企业在进行模具的标准化设计中, 要严格遵循设计标准, 加强自主研发能力, 创造出高质量、高技术含量的产品, 提升企业品牌价值。同时, 企业应该朝着规模化标准生产的道路发展, 引进先进的生产加工技术, 创造更多的收益。

在进行标准化生产的同时, 企业可以联合其他相关产业, 进一步提高模具研发和加工的标准化。企业内部各部门之间, 要加强沟通和协作, 提高企业整体生产的水平。

2.2 加强对运动仿真模块运动条件的判断

汽车运动模具分为三大类, 分别是电驱动、气驱动以及机械驱动。机械驱动主要包含普通吊契、斜契类等。每种驱动类型都有自己的作用。电驱动与气驱动独立于模具的开模闭模过程, 调整方便。而机械运动相比于前两者而言复杂一些, 在模具设计中要对其进行全面考虑, 否则一旦出现问题会增加运营成本, 而且会浪费时间。总之, 要对运动仿真模块的运动条件加强判断, 结合实际情况, 对其进行单独或配合的使用, 保证有效运行, 从而达到理想效果。

3 基于CATIA平台的汽车模拟冲压运动仿真系统

由于传统汽车模具冲压运动仿真系统存在缺点, 基于CATIA平台, 开发了汽车模具冲压运动仿真系统。不仅可以快速定义运动关系, 完成自动仿真, 还能根据需要生成辅助设计所需信息。系统以吊契、斜契、弹簧为主要参数, 根据条件检索数据库, 输出所需参数。CATIA通过与标准件数据库的无缝连接获得模型所需参数。系统可以将大量的数据纳入用户自定义的数据库中, 使用户可以自对数据进行增加、删除、修改等操作。标准件检索流程图2如下:

4 结语

本文通过对汽车模具冲压运动仿真系统进行简单的分析, 了解到相关技术与系统结合可以提高系统功能, 对于系统存在的问题进行也有相应的解决方法。随着汽车行业的发展以及科技的进步, 汽车模具冲压运动仿真系统的发展必定会更加成熟。

参考文献

[1]韩志仁, 胡烨, 许增辉.汽车模具冲压运动仿真系统研究[J].机械设计与制造, 2013 (04) :183-185.

[2]肖遥, 杜亭, 章志兵, 柳玉起.基于平台的自动冲压线汽车模具运动仿真系统[J].塑性工程学报, 2014 (01) :38-43.