《可穿戴下肢外骨骼人機協同設計與實驗研究》是2020年上海科學技術出版社出版書籍。
基本介紹
- 中文名：可穿戴下肢外骨骼人機協同設計與實驗研究
- 作者：任彬
- 出版社：上海科學技術出版社
- ISBN：9787547847954
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《可穿戴下肢外骨骼人機協同設計與實驗研究》一書，以可穿戴下肢外骨骼為研究對象，系統介紹了下肢外骨骼系統建模和基於人體數據採集的外骨骼感測系統，通過遺傳算法的步態軌跡規劃、自適應疊代的單腿協同、RBF神經網路的步態預測，對可穿戴外骨骼進行人機協同與實驗設計，並研發了一套可穿戴下肢外骨骼設備。
圖書目錄
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 下肢外骨骼系統建模與人機協同
1.2.4 人體下肢步態預測
第2章 下肢外骨骼系統建模與仿真
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
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 人體數據採集的外骨骼感測系統
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 骨骼數據獲取
3.1.3 骨骼數據的處理
3.1.4 Unity 3D與Kinect的配合
3.1.5 根據關節點對動作進行提取
3.1.6 動作識別的方式
3.1.7 動作規劃中的算法
3.2 腦電信號下的人體數據採集
3.2.1 大腦的結構及功能分區
3.2.2 腦電信號的產生
3.2.3 腦電信號的採集
3.2.4 信號採集注意事項
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 腦疲勞電信號的採集方法
3.3.3 腦電信號的頻率（譜）特徵提取
3.3.4 實驗測試數據處理
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軌跡規劃
4.1 下肢外骨骼虛擬原型設計及其數學模型
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軌跡描述法
4.2 遺傳基因最佳化算法
4.2.1 關節軌跡最佳化
4.2.2 最佳化評估方程
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 人體下肢關節結構及運動特性
5.1.3 人體下肢肌肉-骨骼模型
5.2 基於混在線上構的仿人型下肢外骨骼構型
5.2.1 混聯下肢外骨骼構型
5.2.2 混聯外骨骼髖關節運動學模型
5.2.3 髖關節人機運動匹配分析
5.3 本章小結
第6章 下肢外骨骼人機互動系統
6.1 物理型下肢外骨骼單腿建模
6.1.1 矢狀面步態分析
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 物理型人機互動建模
6.2 自適應疊代學習的外骨骼單腿協同
6.2.1 疊代學習控制算法
6.2.2 自適應疊代學習控制器設計
6.2.3 步態跟蹤仿真
6.3 本章小結
第7章 模型分塊逼近的RBF神經網路步態預測
7.1 基於時間序列的步態預測
7.1.1 基於卡爾曼濾波的步態預測
7.1.2 基於牛頓預測器的步態預測
7.2 RBF神經網路步態預測
7.2.1 RBF神經網路算法
7.2.2 下肢模型逼近
7.2.3 步態預測策略
7.2.4 矢狀面步態預測結果
7.3 本章小結
第8章 人體下肢步態捕捉實驗設計
8.1 人體步態捕捉方案與實驗
8.1.1 捕捉方案簡介
8.1.2 步態捕捉光學系統
8.1.3 實驗設計
8.1.4 步態捕捉
8.2 步態捕捉結果及數據分析
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 髖關節和膝關節
9.2.3 踝關節及足部
9.3 樣機系統設計
9.3.1 外骨骼機器人驅動系統
9.3.2 外骨骼機器人控制系統
9.3.3 關節執行器方案選擇
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同設計與實驗研究》彩色插圖
