本書著力體現(xiàn)機械系統(tǒng)和生命本體的深度融合,強調(diào)人體運動能量的收集與精準(zhǔn)管理,探索人體運動能量在生命體與機械體之間的產(chǎn)生、存儲和釋放機理,通過運動狀態(tài)感知匹配,構(gòu)建生機一體的能量精準(zhǔn)收集與遷移系統(tǒng),提出基于人體下肢膝關(guān)節(jié)做功的能量收集與跨肢體能量遷移方法,在人體運動過程中實現(xiàn)功能增強或者功能代償。
本書可供機器人工程、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動與康復(fù)醫(yī)學(xué)工程、康復(fù)醫(yī)療器械開發(fā)、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的科研工作者和相關(guān)工程技人員閱讀使用,也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的教學(xué)參考書。
第1章 緒論001
1.1 引言001
1.2 研究背景和意義001
1.3 人體能量收集與存儲機理004
1.3.1 人體能量代謝機理004
1.3.2 人體能量收集方式與原理008
1.3.3 人體能量存儲方式與原理009
1.4 人體運動能量收集研究現(xiàn)狀010
1.4.1 振動式能量收集器研究現(xiàn)狀010
1.4.2 電磁感應(yīng)式能量收集器研究現(xiàn)狀011
1.4.3 壓電感應(yīng)式能量收集器研究現(xiàn)狀014
1.4.4 摩擦發(fā)電式能量收集器研究現(xiàn)狀015
1.5 人體能量遷移研究現(xiàn)狀018
1.5.1 上肢能量遷移研究現(xiàn)狀019
1.5.2 下肢能量遷移研究現(xiàn)狀020
1.6 穿戴式下肢康復(fù)外骨骼研究021
1.7 現(xiàn)有研究中存在的主要問題023
1.8 本書主要研究內(nèi)容024
參考文獻026
第2章 人體下肢能量收集方法研究034
2.1 引言034
2.2 人體下肢運動特性分析035
2.2.1 人體肌骨模型研究036
2.2.2 人體下肢步態(tài)研究037
2.2.3 人體下肢關(guān)節(jié)做功研究046
2.3 人體下肢能量收集原理與方法049
2.3.1 收集原理049
2.3.2 收集方法051
2.4 患者受損步態(tài)與運動康復(fù)需求分析054
2.4.1 偏癱步態(tài)運動特點055
2.4.2 康復(fù)訓(xùn)練方法策略056
2.4.3 康復(fù)訓(xùn)練階段058
2.4.4 康復(fù)訓(xùn)練治療的作用060
2.4.5 康復(fù)訓(xùn)練研究任務(wù)061
2.4.6 康復(fù)訓(xùn)練現(xiàn)存問題061
2.5 行走數(shù)據(jù)采集與下肢運動仿真研究063
2.5.1 行走數(shù)據(jù)采集實驗063
2.5.2 下肢運動仿真分析074
2.6 人體下肢力學(xué)模型與人機交互機理099
2.6.1 人體下肢運動學(xué)與動力學(xué)分析103
2.6.2 人機交互機理與力學(xué)分析118
2.7 本章小結(jié)129
參考文獻130
第3章 人體跨肢體能量遷移方法研究與系統(tǒng)設(shè)計135
3.1 引言135
3.2 人體能量遷移方法研究136
3.2.1 能量流動理論136
3.2.2 能量遷移方法136
3.3 機械傳動系統(tǒng)設(shè)計139
3.3.1 擺動凸輪式傳動裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計142
3.3.2 端齒離合式傳動裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計148
3.4 人體穿戴結(jié)構(gòu)設(shè)計157
3.5 人機交互感知識別方法165
3.5.1 位置姿態(tài)測試研究166
3.5.2 足底壓力測試研究190
3.5.3 肌電信號測試研究192
3.6 人機交互控制系統(tǒng)設(shè)計196
3.6.1 控制系統(tǒng)設(shè)計196
3.6.2 控制系統(tǒng)測試201
3.7 本章小結(jié)204
參考文獻205
第4章 人體下肢能量收集與遷移系統(tǒng)特性研究209
4.1 引言209
4.2 平面蝸卷彈簧力學(xué)模型210
4.2.1 平面蝸卷彈簧應(yīng)力分析215
4.2.2 平面蝸卷彈簧儲能分析218
4.3 平面蝸卷彈簧儲能研究220
4.3.1 平面蝸卷彈簧柔性體模型構(gòu)建220
4.3.2 平面蝸卷彈簧有限元仿真分析221
4.4 傳動系統(tǒng)力學(xué)建模與分析227
4.4.1 繩索傳動力學(xué)模型構(gòu)建227
4.4.2 人機耦合振動力學(xué)模型構(gòu)建232
4.4.3 傳動系統(tǒng)動力學(xué)仿真研究234
4.4.4 人機耦合動力學(xué)仿真研究239
4.5 本章小結(jié)241
參考文獻243
第5章 人體下肢能量收集與遷移系統(tǒng)測試評價244
5.1 引言244
5.2 人體能量傳動系統(tǒng)性能測試與評價245
5.3 人體能量收集存儲性能測試與評價247
5.4 人體穿戴實驗測試與評價248
5.4.1 位置姿態(tài)測試與分析249
5.4.2 肌電信號測試與分析254
5.4.3 足底壓力測試與分析266
5.5 本章小結(jié)275
參考文獻276
第6章 總結(jié)與展望278
6.1 研究工作總結(jié)278
6.2 本書創(chuàng)新點281
6.3 現(xiàn)有研究的不足與展望282
6.4 未來可能的研究方向283
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