卧式下肢康复训练机器人关键技术

第1章 绪论 001
1.1 下肢康复训练机器人研究的目的和意义 001
1.2 下肢康复训练机器人机械结构的国内外研究现状 002
1.2.1 悬挂式下肢康复训练机器人 002
1.2.2 外骨骼式下肢康复训练机器人 007
1.2.3 坐卧式下肢康复训练机器人 009
1.3 下肢康复训练机器人控制策略的国内外研究现状 014
1.3.1 被动康复模式的控制策略 014
1.3.2 助力康复模式的控制策略 015
1.3.3 阻抗康复模式的控制策略 016
1.4 康复程度评估方法的国内外研究现状 017
1.5 本书主要内容 018
1.6 整体技术研究路线 019

第2章 基于运动康复的卧式下肢康复训练机器人的机械结构设计 021
2.1 概述 021
2.2 运动康复分析 021
2.3 人体下肢骨关节模型屈曲运动分析023
2.4 卧式下肢康复训练机器人设计要求026
2.5 卧式下肢康复训练机器人结构设计028
2.5.1 卧式下肢康复训练机器人整体结构方案028
2.5.2 卧式下肢康复训练机器人悬臂与蹬踏结构设计029
2.5.3 腿部辅助吊升结构设计 031
2.5.4 底部支架与垂直升降结构设计 031
2.5.5 主要部件参数选定032
2.6 卧式下肢康复训练机器人结构静力学分析034
2.6.1 关键零部件有限元模型的建立034
2.6.2 关键零部件网格划分035
2.6.3 关键零部件的有限元分析036
2.7 本章小结045

第3章 卧式下肢康复训练机器人系统运动学与动力学分析047
3.1 概述047
3.2 人机系统运动学分析047
3.2.1 人机系统运动学建模048
3.2.2 人机系统运动学仿真 053
3.3 人机系统动力学分析 058
3.3.1 拉格朗日动力学分析 058
3.3.2 人体下肢拉格朗日动力学模型 061
3.4 驱动系统动力学建模 065
3.5 人机协调动力学建模 066
3.6 人机系统动力学仿真 067
3.7 本章小结 071

第4章 卧式下肢康复训练机器人控制系统设计与鲁棒性 072
4.1 概述 072
4.2 控制系统硬件组成 072
4.3 卧式下肢康复训练机器人控制策略 074
4.3.1 基于模糊PID 控制算法的被动康复控制策略 074
4.3.2 基于力、位反馈的被动示教学习控制策略 078
4.3.3 助力控制策略 079
4.3.4 主动阻抗控制策略 079
4.4 卧式下肢康复训练机器人控制系统鲁棒性 082
4.4.1 基于强跟踪滤波的卧式下肢康复训练机器人控制系统特性分析 083
4.4.2 卧式下肢康复训练机器人伺服系统模型的建立 085
4.4.3 基于STF 的康复训练运动控制系统滤波环节设计 088
4.5 卧式下肢康复训练机器人控制系统与系统鲁棒性仿真验证 090
4.5.1 控制系统仿真验证090
4.5.2 控制系统鲁棒性仿真验证095
4.6 本章小结099

第5章 基于置信规则库的人体下肢康复效果评估方法 100
5.1 概述 100
5.2 患者下肢肌力的评定 101
5.3 置信规则库理论及应用 102
5.4 基于BRB 的卧式下肢康复训练机器人康复效果评估模型 103
5.4.1 基于ER 的规则推理过程 104
5.4.2 基于Fmincon 算法的BRB 参数优化 106
5.5 基于BRB 的卧式下肢康复训练机器人康复效果评估 107
5.5.1 BRB 健康评估模型的建立 107
5.5.2 仿真实验 108
5.5.3 对比分析 113
5.6 本章小结 114

第6章 卧式下肢康复训练机器人实验平台 115
6.1 概述 115
6.2 卧式下肢康复训练机器人实验平台简介 115
6.3 卧式下肢康复训练机器人人机界面软件开发 116
6.4 卧式下肢康复训练机器人相关实验 118
6.4.1 卧式下肢康复训练机器人检测实验平台 118
6.4.2 被动康复训练模式实验 120
6.4.3 康复训练学习模式实验 122
6.4.4 助力康复训练模式实验 123
6.4.5 阻抗康复训练模式实验 125
6.4.6 康复训练控制系统鲁棒性实验 126
6.5 本章小结 128

参考文献 130