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Concept

Angles d'Euler

En mécanique et en mathématiques, les angles d'Euler sont des angles introduits par Leonhard Euler (1707-1783) pour décrire l'orientation d'un solide ou celle d'un référentiel par rapport à un trièdre cartésien de référence. Au nombre de trois, ils sont appelés angle de précession, de nutation et de rotation propre, les deux premiers pouvant être vus comme une généralisation des deux angles des coordonnées sphériques. Le mouvement d'un solide par rapport à un référentiel (un avion dans l'air, un sous-marin dans l'eau, des skis sur une pente...) fait intervenir six paramètres, qui sont, par exemple, les trois coordonnées décrivant la position de son centre de masse (ou d'un point quelconque du solide) et les trois angles d'Euler, les schémas ci-dessous. Les angles d'Euler peuvent aussi servir à représenter l'orientation d'un solide par rapport à un repère (appelée aussi attitude en astronautique). Fichier:AngleEuler.png|Angles d'Euler ''ψ'', ''θ'' et ''φ''. Le référentiel fixe

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Experimental Contribution to the Mechanics of Herringbone Grooved Journal Air Bearings

Ivan Ognjanovic

Gas Lubricated Herringbone Grooved Journal Bearings (HGJB) have long been used in equipment such as navigation systems, optical scanners for laser printers and high speed cameras and disk spindle for flyhead testers. All such applications are characterized by a relatively small size (journal diameter

EPFL2011

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Passive Perching with Energy Storage for Winged Aerial Robots

Dario Floreano, Luca Guarino, William John Stewart

Perching in unmanned aerial vehicles (UAVs) offers the possibility of extending the range of aerial robots beyond the limits of their batteries. It has been a topic of intense study for multirotor UAVs. Perching in winged UAVs is harder because a kinetic energy balance has to be struck. Reducing too much energy results in the vehicle stalling and falling. Too much kinetic energy at touchdown could damage the vehicle. Most studies used dangerous pitch-up maneuvers to manage this balance. This work presents a system that eliminates the pitch-up maneuver by mechanically capturing and storing kinetic energy at impact. It is validated using a passive mechanical system consisting of a storage mechanism for energy recuperation and a claw for perching on a horizontal rod. The energy stored in the mechanism is then used to unperch. The mathematical model for the recuperation strategy is presented and perching success at various approach attitudes are characterized. The proof-of-concept claw recaptures 5% of the kinetic energy during perching. Experiments indicate that the device can successfully perch at a wide range of yaw angles, but requires more precision in roll. We show that our perching mechanism enables the fastest UAV perching to date (7.4 m s^−1).

2021

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Biomechanical Ambulatory Assessment of 3D Knee Angle Using Novel Inertial Sensor-Based Technique

Kamiar Aminian, Lai Kuan Tham

Three-dimensional (3D) knee angle measurement is one of the key measures in human gait analysis. Inertial sensor capable of measuring joint motion under unconstrained conditions is a practical tool for clinical evaluation and rehabilitation. An inertial measurement unit (IMU) consisting of accelerometer and gyroscope allows orientation measurement in 3D with an additional sensor (i.e., magnetometer). However, ferromagnetic interference negatively affects the performance of magnetometer and thus reduces measurement accuracy. In this study, a technique based on nonlinear autoregressive neural network with exogenous inputs (NARX) is presented to measure 3D segmental orientation during gait without the use of magnetometer. With IMUs attached to the thigh and shank, 3D knee angles in long-distance treadmill walking were computed and validated against an optical motion analysis system as the gold standard. Pseudo-integrator (PI) was also compared to the reference system for benchmarking. The learning capability of NARX was further assessed with the comparison of complementary filter (CF) to the reference system. The proposed NARX model was shown to outperform PI with biases between -3.5 degrees and -0.2 degrees, and root mean square errors between 4.5 degrees and 2.5 degrees. Results demonstrated the capability of NARX in providing accurate estimates of 3D knee joint angle while avoiding interference as encountered in systems incorporating magnetometer, suggesting that NARX is feasible to computing long-term ambulatory measurements of body segment orientation and 3D joint angles.

IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC2021

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Quaternion

vignette|Plaque commémorative de la naissance des quaternions sur le pont de Broom (Dublin). En mathématiques, un quaternion est un nombre dans un sens généralisé. Les quaternions englobent le

Modèle du solide indéformable

Le modèle du solide indéformable est un modèle de solide fréquemment utilisé en mécanique des systèmes de points matériels. Il s'agit d'une idéalisation de la notion usuelle de corps (à l'état) solide

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Soit E un espace vectoriel euclidien. Une rotation vectorielle de E est un élément du groupe spécial orthogonal SO(E). Si on choisit une base orthonormée de E, sa matrice dans cette base est orthogona

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This course offers an introduction to numerical methods for the solution of mathematical problems as: solution of systems of linear and non-linear equations, functions approximation, integration and differentiation and solution of differential equations.

EE-361: Electrical machines (for EL)

L'objectif de ce cours est d'acquérir les connaissances de base liées aux machines électriques (conversion électromécanique). Le cours porte sur le circuit magnétique, le transformateur, les machines synchrones, asynchrones, à courant continu et les moteurs pas à pas.