| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 1 绪论 | 第21-40页 |
| 1.1 选题背景与意义 | 第21页 |
| 1.2 国内外研究状况 | 第21-38页 |
| 1.2.1 外骨骼样机国内外研究状况 | 第22-30页 |
| 1.2.2 外骨骼控制策略国内外研究状况 | 第30-34页 |
| 1.2.3 外骨骼感知系统国内外研究现状 | 第34-35页 |
| 1.2.4 外骨骼建模仿真分析方法国内外研究状况 | 第35-38页 |
| 1.3 本文主要研究内容 | 第38-40页 |
| 2 助力型人体下肢外骨骼机械系统分析及设计 | 第40-52页 |
| 2.1 外骨骼机械系统基础分析 | 第40-44页 |
| 2.1.1 基准平面和基准轴 | 第40-41页 |
| 2.1.2 结构尺寸分析 | 第41页 |
| 2.1.3 关节自由度分析 | 第41-43页 |
| 2.1.4 驱动自由度的选择 | 第43页 |
| 2.1.5 驱动系统分析 | 第43-44页 |
| 2.2 外骨骼机械系统设计 | 第44-51页 |
| 2.2.1 电机直驱型外骨骼结构方案 | 第45-48页 |
| 2.2.2 液压、电动推杆驱动型外骨骼结构方案 | 第48-49页 |
| 2.2.3 平动膝关节外骨骼结构方案 | 第49-50页 |
| 2.2.4 三种结构方案对比分析 | 第50-51页 |
| 2.3 小结 | 第51-52页 |
| 3 助力型人体下肢外骨骼多体动力学建模与仿真分析 | 第52-65页 |
| 3.1 运动步态分析 | 第52-56页 |
| 3.1.1 三维运动捕捉系统的标记点重建 | 第52页 |
| 3.1.2 标记点设置方案 | 第52-53页 |
| 3.1.3 三维运动捕捉系统 | 第53-54页 |
| 3.1.4 运动步态仿真曲线 | 第54-56页 |
| 3.2 外骨骼多体动力学Adams仿真 | 第56-63页 |
| 3.2.1 仿真模型 | 第56-57页 |
| 3.2.2 不同负载时屈伸关节参数对比 | 第57-58页 |
| 3.2.3 驱动系统参数分析 | 第58-60页 |
| 3.2.4 外骨骼关节弹性元件、阻尼元件添加方法分析 | 第60-62页 |
| 3.2.5 模型的ZMP分析 | 第62-63页 |
| 3.3 小结 | 第63-65页 |
| 4 下肢外骨骼人机协同建模与助力能力仿真分析 | 第65-77页 |
| 4.1 旋转膝关节外骨骼人机协同Adams-Simulink联合建模与仿真 | 第65-71页 |
| 4.1.1 人机耦合Adams-Simulink联合仿真模型建立 | 第65-67页 |
| 4.1.2 人机耦合模型联合仿真计算 | 第67-68页 |
| 4.1.3 外骨骼助力效果分析 | 第68-71页 |
| 4.2 平动膝关节外骨骼助力能力仿真分析 | 第71-73页 |
| 4.2.1 平动膝关节外骨骼人机耦合Adams-Simulink联合仿真模型建立 | 第71-72页 |
| 4.2.2 平动膝关节外骨骼助力效果分析 | 第72-73页 |
| 4.3 仿真方法合理性验证 | 第73-75页 |
| 4.3.1 人体模型验证 | 第73-74页 |
| 4.3.2 人机耦合模型验证 | 第74-75页 |
| 4.4 小结 | 第75-77页 |
| 5 基于电机电流环的交互力放大控制方案设计及验证 | 第77-97页 |
| 5.1 基于电机电流环的交互力放大控制方案设计 | 第77-83页 |
| 5.1.1 稳定性分析 | 第77-80页 |
| 5.1.2 伺服电机三环运动控制分析 | 第80页 |
| 5.1.3 外骨骼控制策略综合分析 | 第80-81页 |
| 5.1.4 基于电机电流环的交互力放大控制策略 | 第81-82页 |
| 5.1.5 外骨骼总体控制流程方案设计 | 第82-83页 |
| 5.2 人机电一体化系统数学建模 | 第83-90页 |
| 5.2.1 外骨骼系统数学建模 | 第83-88页 |
| 5.2.2 电机系统数学建模 | 第88页 |
| 5.2.3 人机交互系统数学建模 | 第88-89页 |
| 5.2.4 PID控制器模型 | 第89-90页 |
| 5.2.5 人机电一体化系统数学模型 | 第90页 |
| 5.3 人机电一体化系统仿真 | 第90-94页 |
| 5.3.1 仿真模型 | 第90-91页 |
| 5.3.2 仿真参数 | 第91-92页 |
| 5.3.3 仿真结果及分析 | 第92-94页 |
| 5.4 实验验证 | 第94-96页 |
| 5.4.1 实验方案 | 第94-95页 |
| 5.4.2 数据采集及处理分析 | 第95-96页 |
| 5.5 小结 | 第96-97页 |
| 6 助力型人体下肢外骨骼PID控制器参数优化及仿真分析 | 第97-113页 |
| 6.1 外骨骼PID控制器参数遗传算法优化 | 第97-101页 |
| 6.1.1 遗传自适应PID控制器 | 第97-98页 |
| 6.1.2 外骨骼遗传自适应PID控制器参数整定 | 第98-99页 |
| 6.1.3 仿真分析 | 第99-101页 |
| 6.2 外骨骼PID控制器参数BP神经网络算法优化 | 第101-106页 |
| 6.2.1 BP神经网络自适应PID控制器 | 第101-102页 |
| 6.2.2 外骨骼BP神经网络自适应PID控制器参数整定 | 第102-104页 |
| 6.2.3 仿真分析 | 第104-106页 |
| 6.3 外骨骼PID控制器参数模糊控制算法优化 | 第106-111页 |
| 6.3.1 模糊自适应PID控制器 | 第106-107页 |
| 6.3.2 外骨骼模糊自适应PID控制器参数整定 | 第107-108页 |
| 6.3.3 仿真分析 | 第108-111页 |
| 6.4 三种优化控制器对比 | 第111-112页 |
| 6.5 小结 | 第112-113页 |
| 7 助力型人体下肢外骨骼样机研制及实验 | 第113-130页 |
| 7.1 实验样机系统平台 | 第113-119页 |
| 7.1.1 实验样机硬件 | 第113-117页 |
| 7.1.2 控制采集测量系统 | 第117-119页 |
| 7.2 外骨骼样机性能实验 | 第119-129页 |
| 7.2.1 实验方案 | 第119-120页 |
| 7.2.2 平地行走实验结果与分析 | 第120-125页 |
| 7.2.3 上台阶实验结果与分析 | 第125-128页 |
| 7.2.4 外骨骼实验样机性能分析总结 | 第128-129页 |
| 7.3 小结 | 第129-130页 |
| 8 全文工作总结与展望 | 第130-134页 |
| 8.1 研究工作总结 | 第130-132页 |
| 8.2 本文创新点 | 第132页 |
| 8.3 工作展望 | 第132-134页 |
| 致谢 | 第134-135页 |
| 参考文献 | 第135-147页 |
| 附录 | 第147页 |
