Kinematics and Dynamics Modeling of 7 Degrees of Freedom Human Lower Limb Using Dual Quaternions Algebra

要約

カルダン角、フィック角、オイラー角などの Denavit および Hartenberg ベースの方法は、3 次元 (3D) 空間でのエンドエフェクタの位置と方向を記述します。
ただし、関節空間での非現実的な人間の姿勢の生成は、明確に定義された回転順序を課すため、これらの方法の弱点を構成します。
変換の均一なパフォーマンスを処理する方法は、デュアル クォータニオンを使用します。
クォータニオンは、多くの分野で、回転を表す計算効率の高い方法を提供することが証明されていますが、3D 空間での変換を処理することはできません。
二重数は、四元数を二重四元数に拡張できます。
この論文では、デュアル クォータニオン理論を利用して、3D 空間での 7 自由度 (DOF) 人間の下肢の順方向、逆運動学、および再帰的ニュートン オイラー ダイナミクス アルゴリズムに対する高速で正確なソリューションを提供します。

要約(オリジナル)

Denavit and Hartenberg based methods as Cardan, Fick and Euler angles describe the position and orientation of an end-effector in Three Dimensional (3D) space. However, the generation of unrealistic human posture in joint space constitutes the weak point to these methods because they impose a well-defined rotations order. A method to handle the transformation homogeneous performance uses the dual quaternions. Quaternions have proven themselves in many fields as providing a computational efficient method to represent a rotation, and yet, they can not deal with the translations in 3D-space. The dual numbers can extend quaternions to dual quaternions. This paper exploits dual quaternions theory to provide a fast and accurate solution to the forward, inverse kinematics and recursive Newton-Euler dynamics algorithm for 7 Degree of Freedom (DOF) human lower limb in 3D-space.

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