| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 1 绪论 | 第11-23页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第11页 |
| 1.2 国内外下肢外康复机器人的研究现状 | 第11-21页 |
| 1.2.1 概述 | 第11-12页 |
| 1.2.2 下肢外骨骼康复机器人在国外的发展状况 | 第12-15页 |
| 1.2.3 下肢外骨骼康复机器人在国内的发展状况 | 第15-21页 |
| 1.3 下肢外骨骼康复机器人面临的技术难点 | 第21-22页 |
| 1.4 论文研究的主要内容 | 第22-23页 |
| 2 下肢外骨骼康复机器人模型的建立与分析 | 第23-37页 |
| 2.1 引言 | 第23页 |
| 2.2 下肢外骨骼康复机器三维模型的建立 | 第23-29页 |
| 2.2.1 下肢外骨骼康复机器人结构设计原则 | 第23-24页 |
| 2.2.2 下肢外骨骼康复机器人结构尺寸的确定 | 第24-25页 |
| 2.2.3 不同驱动方式对比 | 第25-26页 |
| 2.2.4 电机不同布位方式的对比 | 第26-28页 |
| 2.2.5 驱动方式及其配套零部件的选取 | 第28-29页 |
| 2.3 下肢外骨骼康复机器人结构设计 | 第29-32页 |
| 2.3.1 下肢外骨骼机器人关节自由度分析 | 第29-30页 |
| 2.3.2 髋关节结构设计 | 第30-31页 |
| 2.3.3 膝关节结构设计 | 第31-32页 |
| 2.3.4 踝关节结构设计 | 第32页 |
| 2.4 下肢外骨骼康复机器人蓄能装置的选择 | 第32-33页 |
| 2.5 下肢外骨骼康复机器人杆件材料选择 | 第33页 |
| 2.6 下肢外骨骼康复机器人在不同模式下的静力学分析 | 第33-36页 |
| 2.7 本章小结 | 第36-37页 |
| 3 人体下肢外骨骼康复机器人运动学及动力学研究 | 第37-59页 |
| 3.1 引言 | 第37页 |
| 3.2 人体下肢各个关节运动原理 | 第37-39页 |
| 3.2.1 基本平面和基本轴 | 第37-38页 |
| 3.2.2 人体各个关节的运动机理 | 第38页 |
| 3.2.3 人体下肢各个关节的自由度以及运动范围 | 第38页 |
| 3.2.4 人体下肢正常行走步态分析 | 第38-39页 |
| 3.2.5 人体下肢步态运动数据分析 | 第39页 |
| 3.3 外骨骼康复机器人运动学的基础研究 | 第39-44页 |
| 3.3.1 机器人各连杆位姿表示 | 第40-41页 |
| 3.3.2 齐次坐标变换与位姿矩阵 | 第41-43页 |
| 3.3.3 多刚体运动学方程 | 第43-44页 |
| 3.4 下肢外骨骼康复机器人的运动学建模 | 第44-47页 |
| 3.4.1 下肢外骨骼结构特征 | 第44-45页 |
| 3.4.2 D-H模型的建立 | 第45-47页 |
| 3.5 下肢外骨骼康复机器人的运动学分析 | 第47-51页 |
| 3.5.1 ADAMS环境下的仿真 | 第48-51页 |
| 3.5.2 结果讨论 | 第51页 |
| 3.6 人体下肢外骨骼康复机器人的动力学研究 | 第51-58页 |
| 3.6.1 动力学研究方法 | 第52页 |
| 3.6.2 拉格朗日方程法 | 第52页 |
| 3.6.3 单脚支撑模式 | 第52-54页 |
| 3.6.4 双脚完全触地支撑模式 | 第54-56页 |
| 3.6.5 双脚虚触地支撑模式 | 第56-58页 |
| 3.7 本章小结 | 第58-59页 |
| 4 基于ZMP下肢外骨骼康复机器人步态规划的研究 | 第59-77页 |
| 4.1 引言 | 第59页 |
| 4.2 步态规划基本术语及其步态周期分析 | 第59-60页 |
| 4.3 步态行走的稳定性分析 | 第60-61页 |
| 4.4 理想重心轨迹曲线 | 第61-62页 |
| 4.5 ZMP稳定判据的步态规划方法 | 第62-66页 |
| 4.5.1 ZMP坐标公式的推导 | 第63-65页 |
| 4.5.2 三点规划法与五点规划法 | 第65-66页 |
| 4.6 三次样条函数的求解 | 第66-67页 |
| 4.6.1 样条插值法 | 第66页 |
| 4.6.2 三次样条函数一般求解方法 | 第66-67页 |
| 4.6.3 基于X=csapi(x,y)函数对三次样条函数的求解 | 第67页 |
| 4.7 下肢外骨骼康复机器人的轨迹规划 | 第67-70页 |
| 4.7.1 步态的合理规划 | 第67-68页 |
| 4.7.2 连续行走踝关节的步态规划 | 第68-69页 |
| 4.7.3 连续行走髋关节的步态规划 | 第69-70页 |
| 4.8 计算仿真 | 第70-76页 |
| 4.9 本章小结 | 第76-77页 |
| 5 控制算法的设计 | 第77-89页 |
| 5.1 引言 | 第77页 |
| 5.2 技术路线图 | 第77页 |
| 5.3 不同控制方法分析 | 第77-80页 |
| 5.3.1 经典PID控制 | 第78页 |
| 5.3.2 自适应控制 | 第78-79页 |
| 5.3.3 鲁棒控制 | 第79页 |
| 5.3.4 生物电信号控制 | 第79-80页 |
| 5.4 基于鲁棒自适应PD控制器的设计 | 第80-88页 |
| 5.4.1 外骨骼康复机器人动力学模型及其结构特征 | 第80-81页 |
| 5.4.2 控制器设计 | 第81-82页 |
| 5.4.3 外骨骼康复机器人动态方程的线性化推导 | 第82-84页 |
| 5.4.4 基于S函数的simulink仿真分析 | 第84-88页 |
| 5.5 本章小结 | 第88-89页 |
| 6 研究总结与展望 | 第89-91页 |
| 6.1 总结 | 第89-90页 |
| 6.2 后期研究展望 | 第90-91页 |
| 致谢 | 第91-93页 |
| 参考文献 | 第93-99页 |
| 攻读硕士学位期间的科研成果 | 第99-102页 |
