可穿戴下肢外骨骼人機協(xié)同設計與實驗研究

第1章  緒論

1.1  下肢外骨骼國內外研究概況

1.1.1  國外研究概況

1.1.2  國內研究概況

1.2  下肢外骨骼人機協(xié)同運動的關鍵問題

1.2.1  人體下肢行走機理分析

1.2.2  下肢外骨骼仿生學構型設計

1.2.3  下肢外骨骼系統(tǒng)建模與人機協(xié)同

1.2.4  人體下肢步態(tài)預測

第2章  下肢外骨骼系統(tǒng)建模與仿真

2.1  OpenSim建模仿真

2.1.1  人體下肢模型逆向動力學仿真

2.1.2  下肢肌肉骨骼的動力學建模與求解

2.1.3  人體下肢模型動力學正解仿真

2.2  外骨骼機器人三維造型與仿真分析

2.2.1  外骨骼機器人的造型方案

2.2.2  外骨骼機器人的各部件參數(shù)

2.2.3  外骨骼機器人運動學仿真驗證

2.2.4  人體下肢與外骨骼機器人耦合方式

2.2.5  人機耦合模型仿真結果

2.3  本章小結

第3章  人體數(shù)據(jù)采集的外骨骼傳感系統(tǒng)

3.1  Kinect的骨骼識別與動作識別

3.1.1  Kinect骨骼跟蹤原理

3.1.2  骨骼數(shù)據(jù)獲取

3.1.3  骨骼數(shù)據(jù)的處理

3.1.4  Unity 3D與Kinect的配合

3.1.5  根據(jù)關節(jié)點對動作進行提取

3.1.6  動作識別的方式

3.1.7  動作規(guī)劃中的算法

3.2  腦電信號下的人體數(shù)據(jù)采集

3.2.1  大腦的結構及功能分區(qū)

3.2.2  腦電信號的產(chǎn)生

3.2.3  腦電信號的采集

3.2.4  信號采集注意事項

3.3  腦電信號下的人體下肢運動實驗

3.3.1  運動性疲勞概述

3.3.2  腦疲勞電信號的采集方法

3.3.3  腦電信號的頻率（譜）特征提取

3.3.4  實驗測試數(shù)據(jù)處理

3.3.5  實驗1： 走路實驗

3.3.6  實驗2： 蹲起實驗

3.4  本章小結

第4章  遺傳算法的下肢外骨骼步態(tài)軌跡規(guī)劃

4.1  下肢外骨骼虛擬原型設計及其數(shù)學模型

4.1.1  6個自由度人體單腿生物學模型

4.1.2  下肢外骨骼模型

4.1.3  運動學模型及六點步態(tài)軌跡描述法

4.2  遺傳基因優(yōu)化算法

4.2.1  關節(jié)軌跡優(yōu)化

4.2.2  優(yōu)化評估方程

4.2.3  遺傳基因算法設計

4.3  仿真實驗及結果分析

4.4  本章小結

第5章  混聯(lián)下肢外骨骼人機運動匹配

5.1  人體下肢行走機理分析

5.1.1  人體基本切面和基本軸

5.1.2  人體下肢關節(jié)結構及運動特性

5.1.3  人體下肢肌肉-骨骼模型

5.2  基于混聯(lián)機構的仿人型下肢外骨骼構型

5.2.1  混聯(lián)下肢外骨骼構型

5.2.2  混聯(lián)外骨骼髖關節(jié)運動學模型

5.2.3  髖關節(jié)人機運動匹配分析

5.3  本章小結

第6章  下肢外骨骼人機交互系統(tǒng)

6.1  物理型下肢外骨骼單腿建模

6.1.1  矢狀面步態(tài)分析

6.1.2  擺動相動力學建模

6.1.3  支撐相動力學建模

6.1.4  物理型人機交互建模

6.2  自適應迭代學習的外骨骼單腿協(xié)同

6.2.1  迭代學習控制算法

6.2.2  自適應迭代學習控制器設計

6.2.3  步態(tài)跟蹤仿真

6.3  本章小結

第7章  模型分塊逼近的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡步態(tài)預測

7.1  基于時間序列的步態(tài)預測

7.1.1  基于卡爾曼濾波的步態(tài)預測

7.1.2  基于牛頓預測器的步態(tài)預測

7.2  RBF神經(jīng)網(wǎng)絡步態(tài)預測

7.2.1  RBF神經(jīng)網(wǎng)絡算法

7.2.2  下肢模型逼近

7.2.3  步態(tài)預測策略

7.2.4  矢狀面步態(tài)預測結果

7.3  本章小結

第8章  人體下肢步態(tài)捕捉實驗設計

8.1  人體步態(tài)捕捉方案與實驗

8.1.1  捕捉方案簡介

8.1.2  步態(tài)捕捉光學系統(tǒng)

8.1.3  實驗設計

8.1.4  步態(tài)捕捉

8.2  步態(tài)捕捉結果及數(shù)據(jù)分析

8.3  本章小結

第9章  下肢外骨骼的樣機設計及實物展示

9.1  總體設計方案

9.2  樣機結構設計

9.2.1  腰部

9.2.2  髖關節(jié)和膝關節(jié)

9.2.3  踝關節(jié)及足部

9.3  樣機系統(tǒng)設計

9.3.1  外骨骼機器人驅動系統(tǒng)

9.3.2  外骨骼機器人控制系統(tǒng)

9.3.3  關節(jié)執(zhí)行器方案選擇

9.4  樣機實物

9.5  展望

參考文獻

《可穿戴下肢外骨骼人機協(xié)同設計與實驗研究》彩色插圖