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研究生:陳俊亦
研究生(外文):Chun-I Chen
論文名稱:基因演算法應用於六連桿橢圓運動機之運動合成
論文名稱(外文):Kinematic Synthesis of Six-bars Elliptical Motion Exerciser using Genetic Algorithms
指導教授:林仕亭
指導教授(外文):Shih-Tin Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:機械工程學系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:運動合成運動機基因演算法
外文關鍵詞:kinematic synthesiselliptical motion exercisergenetic algorithms
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橢圓機在國內是新穎的運動器材,其設計的出發點在模擬人行走時的運動方式,配合行走時的手部擺動,達到全身運動的功效,由於機器腳踏板運動軌跡是模擬人在跑步、行走時的運動狀態,所以也可以避免在運動過程中地面對下肢的衝擊傷害,因此大大降低了使用者運動傷害發生的可能性,目前許多廠商在進行運動器材的研發工作,顯然的運動器材將成為台灣產業發展的重點方向。
  本論文針對現有六連桿橢圓運動機之步行軌跡配合基因演算法來完成平面連桿機構合成問題。用這個方法主要的優點在於實現最佳化問題的簡易性,對於其他最佳化方法有較快的收斂速度,且不需要其他相關或輔助知識。
Elliptical motion exerciser is the novel fitness goods in Taiwan . The objective of this exerciser is simulating the person in the sport routes of walking , with excise of the hands to achieve the purpose of sport in the whole body . Because of the locus of the pedal is imitating the state of motion when the person jogs or walks , so it can be avoided in bearing the impact of reaction force from the ground , which can reduce the incidence of user’s sport injury greatly . Numerous manufacturers are carrying on the research and development of the fitness goods at present . Obviously , the fitness goods will become the important direction of industry development of Taiwan .
The purpose of this thesis is applying Genetic Algorithms to the synthesis of the six-bars elliptical motion exerciser mechanism design . The main advantages of the method are its simplicity of implementation and its fast convergence to optimal solution , with no need of deep knowledge of the searching space.
致謝 I
中文摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X

第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 研究目的與方法 7
1-4 論文大綱 8
第二章 設計理論 9
2-1 四連桿機構分析 9
2-2 基因演算法 11
2-2-1 基因演算法則簡介 11
2-2-2 二進制基因演算法 13
2-2-3 演化過程 14
2-3 實數型基因演算法 17
2-3-1 複製 18
2-3-2 交配 18
2-3-3 突變 19
2-4 剛體導引機構合成法 20
第三章 六連桿橢圓運動機之機構設計 25
3-1 設計流程 25
3-2 現有六連桿橢圓運動機之推論 26
3-2-1 原橢圓運動機驅動連桿件之軌跡圖 27
3-2-2 運動機之驅動四連桿推論與目標函數 28
3-2-3 設計適應函數 31
3-2-4 應用基因演算法推出四連桿尺寸 31
3-2-5 找出手桿與腳踏桿尺寸 35
3-2-6 設計踏板並結合四連桿驅動機構完成橢圓運動機 37
3-3 機構迴路的選擇 38
第四章 基因演算法分析討論 41
4-1 精英策略 41
4-2 設定參數的範圍 45
4-3 複製 50
4-3-1 輪盤式選擇 50
4-3-2 競爭式選擇 52
4-4 交配、突變 54
4-5 混基因演算法 57
4-5-1 梯度演算法 57
4-5-2 梯度下降法應用於基因演算法 59
4-6 章節結論與探討 61
第五章 結論與未來展望 63
參考文獻 65
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