康复机器人关键技术 安全控制

第1章 绪论 1
1.1 国内外下肢康复机器人研究现状 1
1.1.1 国外下肢康复机器人研究现状 1
1.1.2 国内下肢康复机器人研究现状 4
1.2 不确定康复训练机器人跟踪控制的研究现状 5
1.3 状态受限康复训练机器人跟踪控制的研究现状 6
1.4 康复机器人运动速度决策的研究现状 7
1.5 康复机器人人机相互作用跟踪控制的研究现状 8
1.6 本书的主要成果 9
参考文献 11
第2章 康复机器人数学模型 17
2.1 康复机器人结构 17
2.2 康复机器人人机系统偏移的运动学模型 18
2.3 康复机器人人机系统偏移的动力学模型 20
2.4 康复机器人具有电机驱动环节的动力学模型 22
2.5 本章小结 25
参考文献 26
第3章 康复机器人执行器故障的安全跟踪控制 27
3.1 非线性冗余输入系统描述 27
3.2 康复机器人冗余输入模型 28
3.3 康复机器人鲁棒非脆弱安全控制 30
3.3.1 鲁棒非脆弱控制器的设计 30
3.3.2 稳定性分析 31
3.3.3 仿真结果 33
3.4 康复机器人自适应鲁棒输入约束安全控制 36
3.4.1 自适应鲁棒安全控制器的设计 36
3.4.2 输入约束自适应鲁棒安全控制器的设计 38
3.4.3 稳定性分析 39
3.4.4 仿真结果 42
3.5 康复机器人独立于康复者质量的鲁棒安全控制 48
3.5.1 独立于康复者质量的特性分析 48
3.5.2 鲁棒安全控制器的设计及稳定性分析 49
3.5.3 仿真结果 52
3.6 本章小结 55
参考文献 55
第4章 康复机器人各轴运动速度直接约束的安全控制 57
4.1 康复机器人各轴跟踪误差系统描述 58
4.2 各轴速度直接约束安全控制 59
4.2.1 安全控制器的设计 59
4.2.2 仿真分析 62
4.3 各轴速度直接约束保性能安全控制 64
4.3.1 非脆弱保性能安全控制器的设计 64
4.3.2 仿真分析 70
4.4 各轴速度与加速度同时直接约束的安全控制 74
4.4.1 康复机器人不确定各轴跟踪误差系统描述 74
4.4.2 速度和加速度同时约束的控制器设计 77
4.4.3 仿真分析 80
4.5 本章小结 83
参考文献 83
第5章 康复机器人具有安全速度性能的跟踪控制 85
5.1 康复机器人安全速度性能补偿跟踪控制 86
5.1.1 安全速度性能的描述 86
5.1.2 Backstepping安全速度性能补偿控制器的设计 86
5.1.3 稳定性分析 88
5.1.4 仿真结果 89
5.2 康复机器人安全速度性能迭代学习控制 93
5.2.1 人机不确定康复机器人系统描述 93
5.2.2 安全速度模型预测方法 93
5.2.3 安全速度性能自适应迭代学习控制器的设计 95
5.2.4 稳定性分析 96
5.2.5 仿真分析 98
5.3 本章小结 102
参考文献 103
第6章 康复机器人轨迹跟踪误差约束的安全控制 105
6.1 *优轨迹跟踪误差安全预测控制 106
6.1.1 康复机器人预测模型的描述 106
6.1.2 安全预测控制 108
6.2 康复机器人安全运动轨迹跟踪控制 109
6.2.1 安全运动轨迹的描述 109
6.2.2 跟踪误差约束的安全运动轨迹控制 112
6.2.3 仿真分析 116
6.3 本章小结 120
参考文献 120
第7章 康复机器人轨迹和速度同时跟踪的安全控制 123
7.1 康复机器人的安全预测控制 124
7.1.1 康复机器人的预测模型 124
7.1.2 任意初始位置安全预测控制器的设计 125
7.1.3 仿真分析 128
7.2 康复机器人非脆弱安全预测控制 132
7.2.1 非脆弱安全预测控制器的设计 132
7.2.2 稳定性分析 136
7.2.3 仿真分析 137
7.3 康复机器人速度和轨迹同时跟踪的解耦安全控制 143
7.3.1 输入输出线性化解耦模型 143
7.3.2 安全控制器设计与稳定性分析 146
7.3.3 仿真分析 147
7.4 本章小结 148
参考文献 149
第8章 康复机器人抑制人机作用力的安全控制 151
8.1 康复机器人人机作用力的安全预测控制 151
8.1.1 基于冗余结构特征的人机作用力观测 151
8.1.2 *优轨迹跟踪预测控制器的设计 154
8.1.3 仿真结果 156
8.2 康复机器人人机作用力识别的自适应控制 161
8.2.1 人机作用力的模糊识别 161
8.2.2 自适应跟踪控制器的设计 163
8.2.3 仿真结果 165
8.3 康复机器人人机作用力辨识的随机跟踪控制 168
8.3.1 人机作用力辨识的随机模型 168
8.3.2 随机跟踪控制器的设计 170
8.3.3 误差系统稳定性分析 174
8.3.4 仿真结果 175
8.4 本章小结 180
参考文献 181
第9章 康复机器人有限时间随机安全跟踪控制 183
9.1 随机质量变化的康复机器人动力学模型 183
9.2 康复机器人的运动速度约束 185
9.3 有限时间随机安全跟踪控制 187
9.4 仿真结果 191
9.5 本章小结 197
参考文献 198
第10章 康复机器人速度决策的限时学习安全控制 201
10.1 具有不确定偏移量的人机系统动力学模型 202
10.2 基于强化学习的运动速度决策方法 203
10.3 人机协调运动限时学习迭代控制方法 204
10.3.1 人机协调运动安全控制器的设计 204
10.3.2 跟踪误差系统稳定性分析 204
10.4 仿真分析 207
10.5 本章小结 212
参考文献 212
结论和建议 215