PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Dual quaternions as a tool for rigid body motion analysis: a tutorial with an application to biomechanics

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Kwaterniony dualne jako narzędzie analizy ruchu ciał sztywnych. Przykład zastosowań w biomechanice
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Dual quaternions and dual quaternion interpolation are powerful mathematical tools for the spatial analysis of rigid body motions. In this paper, after a review of some basic results and formulas, it will be presented an attempt to use these tools for the kinematic modeling of human joints. In particular, the kinematic parameters extracted from experimentally acquired data are compared with those theoretically computed from dual quaternions rigid body motion interpolation.
PL
Kwaterniony dualne i interpolacja z użyciem kwaternionów dualnych stanowią silne narzędzia matematyczne wykorzystywane do analizy ruchu przestrzennego ciał sztywnych. W artykule przedstawiono przegląd podstawowych wzorów i wyników, a następnie zaprezentowano próbę użycia tych narzędzi do modelowania kinematyki stawów w ciele człowieka. W szczególności, parametry kinematyczne wyznaczone na podstawie danych eksperymentalnych porównano z wyliczonymi teoretycznie na podstawie interpolacji ruchu ciał sztywnych z użyciem kwaternionów dualnych.
Rocznik
Strony
187--205
Opis fizyczny
Bibliogr. 18 poz., fot., rys.
Twórcy
autor
  • Dipartimento di Ingegneria Meccanica Universita Roma Tor Vergata via del Politecnico, 1, 00133 Roma, Italy, pennestri@mec.uniroma2.it
Bibliografia
  • [1] M. Hiller, C. Woernle, A unified representation of spatial displacements. Mechanism and Machine Theory, 19, 477-486, 1984.
  • [2] J.S. Dai, An historical review of the theoretical development of rigid body displacements from Rodrigues parameters to the finite twist. Mechanism and Machine Theory, 41, 41-52, 2006.
  • [3] L. Chèze, and J. Dimnet, Three-Dimensional Analysis of Human Movement, chapter Modeling Human Body Motions by the Techniques Known to Robotics, 177-200. Human Kinetics, 1995.
  • [4] V. M. Zatsiorsky, Kinematics of Human Motion, Human Kinetics, 1998.
  • [5] M. McCarthy, Introduction to theoretical kinematics. The MIT Press, 1990.
  • [6] B. Jüttler, Visualization of moving objects using dual quaternion curves. Computers & Graphics, 18 (3), 315-326, 1994.
  • [7] A. McAulay. Octonions - A Development of Clifford's Bi-Quaternions. Cambridge University Press, 1898.
  • [8] A. T. Yang, Application of Quaternion Algebra and Dual Numbers to the Analysis of Spatial Mechanisms. PhD thesis, Columbia University, 1963.
  • [9] E. Pennestri. R. Stefanelli, Linear algebra and numerical algorithms using dual numbers. Multibody System Dynamics, 18, 323-344. 2007.
  • [10] E. Pennestri, and P.P. Valentini, Linear dual algebra algorithms and their Application to Kinematics. In C.L. Bottasso, editor, Multibody Dynamics Computational Methods and Applications, Vol. 12, Springer Verlag, 2008.
  • [11] K.R. Etzel, and J.M. McCarthy, Spatial motion interpolation in an image space of so(4). In Proceedings of the 1996 ASME Design Engineering Technical Conference and Computers in Engineering Conference, 96-DETC/MECH-l164. 1996.
  • [12] L. Kavan and S. Collins, and C. O'Sullivan, and J. Zara, Dual Quaternions for Rigid Transformation Blending. Technical Report TCD-CS-2006-46, The University of Dublin, Trinity College, 2006.
  • [13] L. Kavan, and S. Collins, and Zara, and C. O'Sullivan, Geometric Skinning with Approximate Dual Quaternion Blending. ACM Transaction on Graphics, 27, 105, 2008.
  • [14] K.K. Teu, and W. Kim, Estimation of the axis of a screw motion from noisy data - A new method based on Plücker lines. Journal of Biomechanics. 39, 2857-2862, 2006.
  • [15] A. Page, and V. Mata, and J.V. Hoyos, and R. Porcar. Experimental determination of instantaneous screw axis in human motion. Error analysis. Mechanism and Machine Theory, 42, 429-441. 2007.
  • [16] H. H. Cheng, Computation of dual numbers in the extended finite dual plane. In Proc. of the 1993 ASME Design Automation Conference. 73-80. Sept. 19-22. 1993.
  • [17] H. H. Cheng, Programming with dual numbers and its applications in mechanisms design. Engineering with Computers, 10 (4), 212-229, 1994.
  • [18] K. Wohlhart, Motor Tensor Calculus. In J. P. Merlet and B. Ravani. editors. Computational Kinematics 93-102. Kluwer Academic Publishers. 1995.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BOS3-0023-0016
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.