康復機器人關鍵技術 安全控制

第1章  緒論   1
1.1  國內外下肢康復機器人研究現狀   1
1.1.1  國外下肢康復機器人研究現狀   1
1.1.2  國內下肢康復機器人研究現狀   4
1.2  不確定康復訓練機器人跟蹤控制的研究現狀   5
1.3  狀態(tài)受限康復訓練機器人跟蹤控制的研究現狀   6
1.4  康復機器人運動速度決策的研究現狀   7
1.5  康復機器人人機相互作用跟蹤控制的研究現狀   8
1.6  本書的主要成果   9
參考文獻   11
第2章  康復機器人數學模型   17
2.1  康復機器人結構   17
2.2  康復機器人人機系統(tǒng)偏移的運動學模型   18
2.3  康復機器人人機系統(tǒng)偏移的動力學模型   20
2.4  康復機器人具有電機驅動環(huán)節(jié)的動力學模型   22
2.5  本章小結   25
參考文獻   26
第3章  康復機器人執(zhí)行器故障的安全跟蹤控制   27
3.1  非線性冗余輸入系統(tǒng)描述   27
3.2  康復機器人冗余輸入模型   28
3.3  康復機器人魯棒非脆弱安全控制   30
3.3.1  魯棒非脆弱控制器的設計   30
3.3.2  穩(wěn)定性分析   31
3.3.3  仿真結果   33
3.4  康復機器人自適應魯棒輸入約束安全控制   36
3.4.1  自適應魯棒安全控制器的設計   36
3.4.2  輸入約束自適應魯棒安全控制器的設計   38
3.4.3  穩(wěn)定性分析   39
3.4.4  仿真結果   42
3.5  康復機器人獨立于康復者質量的魯棒安全控制   48
3.5.1  獨立于康復者質量的特性分析   48
3.5.2  魯棒安全控制器的設計及穩(wěn)定性分析   49
3.5.3  仿真結果   52
3.6  本章小結   55
參考文獻   55
第4章  康復機器人各軸運動速度直接約束的安全控制   57
4.1  康復機器人各軸跟蹤誤差系統(tǒng)描述   58
4.2  各軸速度直接約束安全控制   59
4.2.1  安全控制器的設計   59
4.2.2  仿真分析   62
4.3  各軸速度直接約束保性能安全控制   64
4.3.1  非脆弱保性能安全控制器的設計   64
4.3.2  仿真分析   70
4.4  各軸速度與加速度同時直接約束的安全控制   74
4.4.1  康復機器人不確定各軸跟蹤誤差系統(tǒng)描述   74
4.4.2  速度和加速度同時約束的控制器設計   77
4.4.3  仿真分析   80
4.5  本章小結   83
參考文獻   83
第5章  康復機器人具有安全速度性能的跟蹤控制   85
5.1  康復機器人安全速度性能補償跟蹤控制   86
5.1.1  安全速度性能的描述   86
5.1.2  Backstepping安全速度性能補償控制器的設計   86
5.1.3  穩(wěn)定性分析   88
5.1.4  仿真結果   89
5.2  康復機器人安全速度性能迭代學習控制   93
5.2.1  人機不確定康復機器人系統(tǒng)描述   93
5.2.2  安全速度模型預測方法   93
5.2.3  安全速度性能自適應迭代學習控制器的設計   95
5.2.4  穩(wěn)定性分析   96
5.2.5  仿真分析   98
5.3  本章小結   102
參考文獻   103
第6章  康復機器人軌跡跟蹤誤差約束的安全控制   105
6.1  最優(yōu)軌跡跟蹤誤差安全預測控制   106
6.1.1  康復機器人預測模型的描述   106
6.1.2  安全預測控制   108
6.2  康復機器人安全運動軌跡跟蹤控制   109
6.2.1  安全運動軌跡的描述   109
6.2.2  跟蹤誤差約束的安全運動軌跡控制   112
6.2.3  仿真分析   116
6.3  本章小結   120
參考文獻   120
第7章  康復機器人軌跡和速度同時跟蹤的安全控制   123
7.1  康復機器人的安全預測控制   124
7.1.1  康復機器人的預測模型   124
7.1.2  任意初始位置安全預測控制器的設計   125
7.1.3  仿真分析   128
7.2  康復機器人非脆弱安全預測控制   132
7.2.1  非脆弱安全預測控制器的設計   132
7.2.2  穩(wěn)定性分析   136
7.2.3  仿真分析   137
7.3  康復機器人速度和軌跡同時跟蹤的解耦安全控制   143
7.3.1  輸入輸出線性化解耦模型   143
7.3.2  安全控制器設計與穩(wěn)定性分析   146
7.3.3  仿真分析   147
7.4  本章小結   148
參考文獻   149
第8章  康復機器人抑制人機作用力的安全控制   151
8.1  康復機器人人機作用力的安全預測控制   151
8.1.1  基于冗余結構特征的人機作用力觀測   151
8.1.2  最優(yōu)軌跡跟蹤預測控制器的設計   154
8.1.3  仿真結果   156
8.2  康復機器人人機作用力識別的自適應控制   161
8.2.1  人機作用力的模糊識別   161
8.2.2  自適應跟蹤控制器的設計   163
8.2.3  仿真結果   165
8.3  康復機器人人機作用力辨識的隨機跟蹤控制   168
8.3.1  人機作用力辨識的隨機模型   168
8.3.2  隨機跟蹤控制器的設計   170
8.3.3  誤差系統(tǒng)穩(wěn)定性分析   174
8.3.4  仿真結果   175
8.4  本章小結   180
參考文獻   181
第9章  康復機器人有限時間隨機安全跟蹤控制   183
9.1  隨機質量變化的康復機器人動力學模型   183
9.2  康復機器人的運動速度約束   185
9.3  有限時間隨機安全跟蹤控制   187
9.4  仿真結果   191
9.5  本章小結   197
參考文獻   198
第10章  康復機器人速度決策的限時學習安全控制   201
10.1  具有不確定偏移量的人機系統(tǒng)動力學模型   202
10.2  基于強化學習的運動速度決策方法   203
10.3  人機協(xié)調運動限時學習迭代控制方法   204
10.3.1  人機協(xié)調運動安全控制器的設計   204
10.3.2  跟蹤誤差系統(tǒng)穩(wěn)定性分析   204
10.4  仿真分析   207
10.5  本章小結   212
參考文獻   212
結論和建議   215