第1章 緒論 001
1.1 下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人研究的目的和意義 001
1.2 下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 002
1.2.1 懸掛式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 002
1.2.2 外骨骼式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 007
1.2.3 坐臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 009
1.3 下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制策略的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 014
1.3.1 被動(dòng)康復(fù)模式的控制策略 014
1.3.2 助力康復(fù)模式的控制策略 015
1.3.3 阻抗康復(fù)模式的控制策略 016
1.4 康復(fù)程度評(píng)估方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 017
1.5 本書(shū)主要內(nèi)容 018
1.6 整體技術(shù)研究路線 019

第2章 基于運(yùn)動(dòng)康復(fù)的臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 021
2.1 概述 021
2.2 運(yùn)動(dòng)康復(fù)分析 021
2.3 人體下肢骨關(guān)節(jié)模型屈曲運(yùn)動(dòng)分析023
2.4 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人設(shè)計(jì)要求026
2.5 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)028
2.5.1 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)方案028
2.5.2 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人懸臂與蹬踏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)029
2.5.3 腿部輔助吊升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 031
2.5.4 底部支架與垂直升降結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 031
2.5.5 主要部件參數(shù)選定032
2.6 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析034
2.6.1 關(guān)鍵零部件有限元模型的建立034
2.6.2 關(guān)鍵零部件網(wǎng)格劃分035
2.6.3 關(guān)鍵零部件的有限元分析036
2.7 本章小結(jié)045

第3章 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析047
3.1 概述047
3.2 人機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析047
3.2.1 人機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模048
3.2.2 人機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 053
3.3 人機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析 058
3.3.1 拉格朗日動(dòng)力學(xué)分析 058
3.3.2 人體下肢拉格朗日動(dòng)力學(xué)模型 061
3.4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模 065
3.5 人機(jī)協(xié)調(diào)動(dòng)力學(xué)建模 066
3.6 人機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真 067
3.7 本章小結(jié) 071

第4章 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與魯棒性 072
4.1 概述 072
4.2 控制系統(tǒng)硬件組成 072
4.3 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制策略 074
4.3.1 基于模糊PID 控制算法的被動(dòng)康復(fù)控制策略 074
4.3.2 基于力、位反饋的被動(dòng)示教學(xué)習(xí)控制策略 078
4.3.3 助力控制策略 079
4.3.4 主動(dòng)阻抗控制策略 079
4.4 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制系統(tǒng)魯棒性 082
4.4.1 基于強(qiáng)跟蹤濾波的臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制系統(tǒng)特性分析 083
4.4.2 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人伺服系統(tǒng)模型的建立 085
4.4.3 基于STF 的康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)濾波環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 088
4.5 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制系統(tǒng)與系統(tǒng)魯棒性仿真驗(yàn)證 090
4.5.1 控制系統(tǒng)仿真驗(yàn)證090
4.5.2 控制系統(tǒng)魯棒性仿真驗(yàn)證095
4.6 本章小結(jié)099

第5章 基于置信規(guī)則庫(kù)的人體下肢康復(fù)效果評(píng)估方法 100
5.1 概述 100
5.2 患者下肢肌力的評(píng)定 101
5.3 置信規(guī)則庫(kù)理論及應(yīng)用 102
5.4 基于BRB 的臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人康復(fù)效果評(píng)估模型 103
5.4.1 基于ER 的規(guī)則推理過(guò)程 104
5.4.2 基于Fmincon 算法的BRB 參數(shù)優(yōu)化 106
5.5 基于BRB 的臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人康復(fù)效果評(píng)估 107
5.5.1 BRB 健康評(píng)估模型的建立 107
5.5.2 仿真實(shí)驗(yàn) 108
5.5.3 對(duì)比分析 113
5.6 本章小結(jié) 114

第6章 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 115
6.1 概述 115
6.2 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介 115
6.3 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人人機(jī)界面軟件開(kāi)發(fā) 116
6.4 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人相關(guān)實(shí)驗(yàn) 118
6.4.1 臥式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 118
6.4.2 被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練模式實(shí)驗(yàn) 120
6.4.3 康復(fù)訓(xùn)練學(xué)習(xí)模式實(shí)驗(yàn) 122
6.4.4 助力康復(fù)訓(xùn)練模式實(shí)驗(yàn) 123
6.4.5 阻抗康復(fù)訓(xùn)練模式實(shí)驗(yàn) 125
6.4.6 康復(fù)訓(xùn)練控制系統(tǒng)魯棒性實(shí)驗(yàn) 126
6.5 本章小結(jié) 128

參考文獻(xiàn) 130