智能机电技术丛书可穿戴下肢外骨骼人机协同设计与实验研究
本书特色
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《可穿戴下肢外骨骼人机协同设计与实验研究》一书，以可穿戴下肢外骨骼为研究对象，系统介绍了下肢外骨骼系统建模和基于人体数据采集的外骨骼传感系统，通过遗传算法的步态轨迹规划、自适应迭代的单腿协同、RBF神经网络的步态预测，对可穿戴外骨骼进行人机协同与实验设计，并研发了一套可穿戴下肢外骨骼设备。
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内容简介
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“《可穿戴下肢外骨骼人机协同设计与实验研究》一书，以可穿戴下肢外骨骼为研究对象，系统介绍了下肢外骨骼系统建模和基于人体数据采集的外骨骼传感系统，通过遗传算法的步态轨迹规划、自适应迭代的单腿协
同、RBF神经网络的步态预测，对可穿戴外骨骼进行人机协同与实验设计，并研发了一套可穿戴下肢外骨骼设备。
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作者简介
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任彬，女，工学博士，上海大学副教授、博士生导师，上海大学人工智能研究中心副主任。2013年入选香江学者，现为香港学者协会会员。2016年入选上海市青年东方学者。围绕特种机器人、航天测试、医疗装备、建筑装备等国家重大需求，重点展开人工智能、智能制造系统、并联机器人和人机交互技术等领域的研究工作。作为项目负责人，主持国家自然科学基金-面上项目、国家自然科学基金-青年基金等6项国家及省部级项目。另外，作为主要研究人员，参加并完成香港政府资助项目、国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家863计划、国家科技重大专项、国家科技支撑计划等项目。并以第一作者和通讯作者在国内外重要学术期刊（SCI/EI刊源）发表论文23篇、专著2部。
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目录
第1章 绪论
1.1 下肢外骨骼国内外研究概况1.1.1 国外研究概况1.1.2 国内研究概况1.2 下肢外骨骼人机协同运动的关键问题1.2.1 人体下肢行走机理分析1.2.2 下肢外骨骼仿生学构型设计1.2.3 下肢外骨骼系统建模与人机协同1.2.4 人体下肢步态预测第2章 下肢外骨骼系统建模与仿真
2.1 OpenSim建模仿真2.1.1 人体下肢模型逆向动力学仿真2.1.2 下肢肌肉骨骼的动力学建模与求解2.1.3 人体下肢模型动力学正解仿真2.2 外骨骼机器人三维造型与仿真分析2.2.1 外骨骼机器人的造型方案2.2.2 外骨骼机器人的各部件参数2.2.3 外骨骼机器人运动学仿真验证2.2.4 人体下肢与外骨骼机器人耦合方式2.2.5 人机耦合模型仿真结果2.3 本章小结第3章 人体数据采集的外骨骼传感系统
3.1 Kinect的骨骼识别与动作识别3.1.1 Kinect骨骼跟踪原理3.1.2 骨骼数据获取3.1.3 骨骼数据的处理3.1.4 Unity 3D与Kinect的配合3.1.5 根据关节点对动作进行提取3.1.6 动作识别的方式3.1.7 动作规划中的算法3.2 脑电信号下的人体数据采集3.2.1 大脑的结构及功能分区3.2.2 脑电信号的产生3.2.3 脑电信号的采集3.2.4 信号采集注意事项3.3 脑电信号下的人体下肢运动实验3.3.1 运动性疲劳概述3.3.2 脑疲劳电信号的采集方法3.3.3 脑电信号的频率（谱）特征提取3.3.4 实验测试数据处理3.3.5 实验1： 走路实验3.3.6 实验2： 蹲起实验3.4 本章小结第4章 遗传算法的下肢外骨骼步态轨迹规划
4.1 下肢外骨骼虚拟原型设计及其数学模型4.1.1 6个自由度人体单腿生物学模型4.1.2 下肢外骨骼模型4.1.3 运动学模型及六点步态轨迹描述法4.2 遗传基因优化算法4.2.1 关节轨迹优化4.2.2 优化评估方程4.2.3 遗传基因算法设计4.3 仿真实验及结果分析4.4 本章小结第5章 混联下肢外骨骼人机运动匹配
5.1 人体下肢行走机理分析5.1.1 人体基本切面和基本轴5.1.2 人体下肢关节结构及运动特性5.1.3 人体下肢肌肉-骨骼模型5.2 基于混联机构的仿人型下肢外骨骼构型5.2.1 混联下肢外骨骼构型5.2.2 混联外骨骼髋关节运动学模型5.2.3 髋关节人机运动匹配分析5.3 本章小结第6章 下肢外骨骼人机交互系统
6.1 物理型下肢外骨骼单腿建模6.1.1 矢状面步态分析6.1.2 摆动相动力学建模6.1.3 支撑相动力学建模6.1.4 物理型人机交互建模6.2 自适应迭代学习的外骨骼单腿协同6.2.1 迭代学习控制算法6.2.2 自适应迭代学习控制器设计6.2.3 步态跟踪仿真6.3 本章小结第7章 模型分块逼近的RBF神经网络步态预测
7.1 基于时间序列的步态预测7.1.1 基于卡尔曼滤波的步态预测7.1.2 基于牛顿预测器的步态预测7.2 RBF神经网络步态预测7.2.1 RBF神经网络算法7.2.2 下肢模型逼近7.2.3 步态预测策略7.2.4 矢状面步态预测结果7.3 本章小结第8章 人体下肢步态捕捉实验设计
8.1 人体步态捕捉方案与实验8.1.1 捕捉方案简介8.1.2 步态捕捉光学系统8.1.3 实验设计8.1.4 步态捕捉8.2 步态捕捉结果及数据分析8.3 本章小结第9章 下肢外骨骼的样机设计及实物展示
9.1 总体设计方案9.2 样机结构设计9.2.1 腰部9.2.2 髋关节和膝关节9.2.3 踝关节及足部9.3 样机系统设计9.3.1 外骨骼机器人驱动系统9.3.2 外骨骼机器人控制系统9.3.3 关节执行器方案选择9.4 样机实物9.5 展望参考文献《可穿戴下肢外骨骼人机协同设计与实验研究》彩色插图
封面
书名:智能机电技术丛书可穿戴下肢外骨骼人机协同设计与实验研究
作者:任彬
页数:184
定价:¥85.0
出版社:上海科学技术出版社
出版日期:2020-04-01
ISBN:9787547847954
PDF电子书大小:155MB 高清扫描完整版