可穿戴下肢外骨骼人機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究

第1章  緒論

1.1  下肢外骨骼國(guó)內(nèi)外研究概況

1.1.1  國(guó)外研究概況

1.1.2  國(guó)內(nèi)研究概況

1.2  下肢外骨骼人機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵問(wèn)題

1.2.1  人體下肢行走機(jī)理分析

1.2.2  下肢外骨骼仿生學(xué)構(gòu)型設(shè)計(jì)

1.2.3  下肢外骨骼系統(tǒng)建模與人機(jī)協(xié)同

1.2.4  人體下肢步態(tài)預(yù)測(cè)

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(dòng)力學(xué)仿真

2.1.2  下肢肌肉骨骼的動(dòng)力學(xué)建模與求解

2.1.3  人體下肢模型動(dòng)力學(xué)正解仿真

2.2  外骨骼機(jī)器人三維造型與仿真分析

2.2.1  外骨骼機(jī)器人的造型方案

2.2.2  外骨骼機(jī)器人的各部件參數(shù)

2.2.3  外骨骼機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真驗(yàn)證

2.2.4  人體下肢與外骨骼機(jī)器人耦合方式

2.2.5  人機(jī)耦合模型仿真結(jié)果

2.3  本章小結(jié)

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(shí)別與動(dòng)作識(shí)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(guān)節(jié)點(diǎn)對(duì)動(dòng)作進(jìn)行提取

3.1.6  動(dòng)作識(shí)別的方式

3.1.7  動(dòng)作規(guī)劃中的算法

3.2  腦電信號(hào)下的人體數(shù)據(jù)采集

3.2.1  大腦的結(jié)構(gòu)及功能分區(qū)

3.2.2  腦電信號(hào)的產(chǎn)生

3.2.3  腦電信號(hào)的采集

3.2.4  信號(hào)采集注意事項(xiàng)

3.3  腦電信號(hào)下的人體下肢運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)

3.3.1  運(yùn)動(dòng)性疲勞概述

3.3.2  腦疲勞電信號(hào)的采集方法

3.3.3  腦電信號(hào)的頻率（譜）特征提取

3.3.4  實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)處理

3.3.5  實(shí)驗(yàn)1： 走路實(shí)驗(yàn)

3.3.6  實(shí)驗(yàn)2： 蹲起實(shí)驗(yàn)

3.4  本章小結(jié)

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(shè)計(jì)及其數(shù)學(xué)模型

4.1.1  6個(gè)自由度人體單腿生物學(xué)模型

4.1.2  下肢外骨骼模型

4.1.3  運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及六點(diǎn)步態(tài)軌跡描述法

4.2  遺傳基因優(yōu)化算法

4.2.1  關(guān)節(jié)軌跡優(yōu)化

4.2.2  優(yōu)化評(píng)估方程

4.2.3  遺傳基因算法設(shè)計(jì)

4.3  仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

4.4  本章小結(jié)

第5章  混聯(lián)下肢外骨骼人機(jī)運(yùn)動(dòng)匹配

5.1  人體下肢行走機(jī)理分析

5.1.1  人體基本切面和基本軸

5.1.2  人體下肢關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特性

5.1.3  人體下肢肌肉-骨骼模型

5.2  基于混聯(lián)機(jī)構(gòu)的仿人型下肢外骨骼構(gòu)型

5.2.1  混聯(lián)下肢外骨骼構(gòu)型

5.2.2  混聯(lián)外骨骼髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

5.2.3  髖關(guān)節(jié)人機(jī)運(yùn)動(dòng)匹配分析

5.3  本章小結(jié)

第6章  下肢外骨骼人機(jī)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(dòng)相動(dòng)力學(xué)建模

6.1.3  支撐相動(dòng)力學(xué)建模

6.1.4  物理型人機(jī)交互建模

6.2  自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)的外骨骼單腿協(xié)同

6.2.1  迭代學(xué)習(xí)控制算法

6.2.2  自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制器設(shè)計(jì)

6.2.3  步態(tài)跟蹤仿真

6.3  本章小結(jié)

第7章  模型分塊逼近的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)步態(tài)預(yù)測(cè)

7.1  基于時(shí)間序列的步態(tài)預(yù)測(cè)

7.1.1  基于卡爾曼濾波的步態(tài)預(yù)測(cè)

7.1.2  基于牛頓預(yù)測(cè)器的步態(tài)預(yù)測(cè)

7.2  RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)步態(tài)預(yù)測(cè)

7.2.1  RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法

7.2.2  下肢模型逼近

7.2.3  步態(tài)預(yù)測(cè)策略

7.2.4  矢狀面步態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果

7.3  本章小結(jié)

第8章  人體下肢步態(tài)捕捉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

8.1  人體步態(tài)捕捉方案與實(shí)驗(yàn)

8.1.1  捕捉方案簡(jiǎn)介

8.1.2  步態(tài)捕捉光學(xué)系統(tǒng)

8.1.3  實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

8.1.4  步態(tài)捕捉

8.2  步態(tài)捕捉結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

8.3  本章小結(jié)

第9章  下肢外骨骼的樣機(jī)設(shè)計(jì)及實(shí)物展示

9.1  總體設(shè)計(jì)方案

9.2  樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

9.2.1  腰部

9.2.2  髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)

9.2.3  踝關(guān)節(jié)及足部

9.3  樣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

9.3.1  外骨骼機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

9.3.2  外骨骼機(jī)器人控制系統(tǒng)

9.3.3  關(guān)節(jié)執(zhí)行器方案選擇

9.4  樣機(jī)實(shí)物

9.5  展望

參考文獻(xiàn)

《可穿戴下肢外骨骼人機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究》彩色插圖