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自治系统2016年奥运会铅球
为了今年的里约热内卢奥运会，我决定与我们的一些新员工和实习生签约，挑选一项奥运会运动，并展示我们可以在Simulink中模拟和分析这项运动。金宝app
今天，我们从Alisha Schor开始，她实现了一个模拟铅球使用Simscape多体．
简介
在这篇文章中，我们将研究一项奥运会项目的机制:铅球。在铅球比赛中，运动员要把一个圆形重量(男子7.26公斤，女子4公斤)掷得尽可能远，同时落在合法区域内:弧度略低于35°。目前的世界纪录是女子22.63米，男子23.12米。你可以点击这里阅读更多规则．
对于一个重约一加仑水(或两加仑的人)的东西来说，这是相当大的拉力。那么他们是怎么做到的呢?好吧，让我们看一看，然后看看Simscape多体还能告诉我们什么。
三个阶段
铅球比赛中有三种主要的力量来源。第一种是通过移动整个身体来产生动力。这有两种方式:滑行和旋转。两种方法都有，但旋转是在想到铅球时更常见的形象，即运动员肩上扛着铅球，在投掷圈内旋转。这就产生了角动量，并在弹丸释放时传递给弹丸．
第二种力量是“预紧力”，在投掷前将身体卷起来。当投掷者释放时，储存在他伸展的肌肉中的弹性能量就会被释放出来。最后，是实际的投掷，即投掷者尽可能用力地推动工具。
该模型
下面是模型的顶层:
这个模型主要关注旋转和推动。为了模拟旋转阶段，我们将一个体块附加到一个转动关节上。这类似于上届冬奥会花样滑冰运动员模特．
使用一系列的刚性变换而且转动关节，我们实现了肩膀，上臂，肘部和小臂。我决定通过运动来刺激肘部和肩膀。这样，我们就可以专注于投掷的运动学，并测量产生运动所需的力，以确保它们是真实的。
棘手的部分是在子系统称为“可锁定的6自由度关节”。在旋转和推球过程中，击球必须随手移动。这一步完成后，子弹必须自己“飞”起来，直到落地。
Simscape Multibody有一组约束块，但这些不能在模拟过程中启用和禁用，因为我们需要在这里。为了实现射击的释放，我们使用了类似于硬弹簧和阻尼器的东西，当射击释放时，我们将其关闭。为此，我们感知6自由度关节的所有自由度的位置和速度，乘以刚度和阻尼系数，并将结果应用为力和扭矩。
控制
现在我们有了可移动的手臂和旋转的身体，我们需要弄清楚如何让它移动。
在进行最佳操作之前，我认为使用statflow进行第一个快速测试会比较方便。使用一系列的4个状态，我们可以让我们的投掷者经历旋转，用肩膀推，用肘部和肩膀推，和释放球的阶段。
如下图所示，它是有效的!我们以10.12米的成绩离金牌还很远，但这是一个好的开始。
现在轮到你了
有人对设计完美投掷感兴趣吗?
下载模型，试一试。我相信这将是一个非常有趣的优化问题。我想从fmincon在尊重肩膀和肘部最大力矩等约束条件的情况下，尝试最大限度地提高距离，并在有效区域着陆。最后，我们应该能够重现一个世界纪录的镜头，看起来像这样:
玩得开心，享受奥运会!
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