| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 第1章 绪论 | 第12-32页 |
| 1.1 研究背景与应用价值 | 第12页 |
| 1.2 外骨骼的研究进展 | 第12-24页 |
| 1.2.1 国外外骨骼的研究概况 | 第13-22页 |
| 1.2.2 国内外骨骼的研究概况 | 第22-24页 |
| 1.3 下肢外骨骼研究中的关键技术 | 第24-28页 |
| 1.3.1 下肢行走机理的分析 | 第24页 |
| 1.3.2 仿生下肢外骨骼机构的设计 | 第24-25页 |
| 1.3.3 人机运动信息的检测 | 第25页 |
| 1.3.4 人机协调运动控制 | 第25-26页 |
| 1.3.5 驱动系统的设计 | 第26-28页 |
| 1.4 论文研究内容与章节安排 | 第28-32页 |
| 第2章 人体下肢运动机理的研究 | 第32-56页 |
| 2.1 下肢各关节运动的描述 | 第32-35页 |
| 2.2 图像采集测量系统 | 第35-55页 |
| 2.2.1 图像采集系统的构成 | 第36-42页 |
| 2.2.2 标记点布置与下肢关节角度的计算 | 第42-50页 |
| 2.2.2.1 求解各关节中心点的坐标 | 第45-47页 |
| 2.2.2.2 求解各部分重心点的坐标 | 第47-48页 |
| 2.2.2.3 建立各部分重心点坐标系并求解各关节角度 | 第48-50页 |
| 2.2.3 常见人体步态的测量结果 | 第50-55页 |
| 2.3 本章小结 | 第55-56页 |
| 第3章 下肢外骨骼的机构设计与运动学分析 | 第56-80页 |
| 3.1 人体下肢各关节骨骼系统 | 第56-58页 |
| 3.1.1 髋关节 | 第56-57页 |
| 3.1.2 膝关节 | 第57页 |
| 3.1.3 踝关节 | 第57-58页 |
| 3.2 下肢外骨骼各关节自由度的确定与机构本体设计 | 第58-66页 |
| 3.2.1 髋关节组件(1) | 第60-63页 |
| 3.2.2 膝关节组件(2) | 第63-64页 |
| 3.2.3 踝关节组件(3) | 第64-66页 |
| 3.2.4 下肢外骨骼的尺寸调节范围 | 第66页 |
| 3.3 下肢外骨骼运动学建模与分析 | 第66-78页 |
| 3.3.1 D-H运动学建模方法 | 第67-70页 |
| 3.3.2 下肢外骨骼的正向运动学建模 | 第70-73页 |
| 3.3.3 人机连接点位置的确定 | 第73-76页 |
| 3.3.4 下肢外骨骼末端运动范围 | 第76-78页 |
| 3.4 本章小结 | 第78-80页 |
| 第4章 下肢外骨骼的动力学研究 | 第80-110页 |
| 4.1 动力学建模方法的选择 | 第80-81页 |
| 4.2 国内外典型外骨骼动力学模型 | 第81-83页 |
| 4.3 下肢外骨骼动力学建模与分析 | 第83-109页 |
| 4.3.1 下肢外骨骼“二状态”动力学模型 | 第83-85页 |
| 4.3.2 CSP状态下的各关节扭矩计算 | 第85-97页 |
| 4.3.2.1 摆动腿膝关节扭矩的计算 | 第87-91页 |
| 4.3.2.2 摆动腿髋关节扭矩的计算 | 第91-94页 |
| 4.3.2.3 其他各关节扭矩的计算 | 第94-97页 |
| 4.3.3 CSP状态下的足底力计算 | 第97-102页 |
| 4.3.4 NSP状态下的动力学模型 | 第102-105页 |
| 4.3.5 下肢外骨骼动力学模型的验证 | 第105-106页 |
| 4.3.6 下肢外骨骼动力学模型的修正 | 第106-109页 |
| 4.4 本章小结 | 第109-110页 |
| 第5章 下肢外骨骼的驱动系统 | 第110-138页 |
| 5.1 人体下肢肌肉系统 | 第110-112页 |
| 5.2 下肢外骨骼各关节驱动特性的分析 | 第112-116页 |
| 5.2.1 下肢外骨骼动力学模型躯干部分的修正 | 第112-113页 |
| 5.2.2 下肢外骨骼各关节的动力学特性 | 第113-116页 |
| 5.2.2.1 髋关节 | 第113-115页 |
| 5.2.2.2 膝关节 | 第115-116页 |
| 5.2.2.3 踝关节 | 第116页 |
| 5.3 下肢外骨骼各关节驱动系统的设计 | 第116-134页 |
| 5.3.1 髋关节驱动系统 | 第116-123页 |
| 5.3.1.1 方案一：电机+丝杠螺母机构 | 第116-120页 |
| 5.3.1.2 方案二：集成液压+套索驱动方式 | 第120-123页 |
| 5.3.2 膝关节驱动系统 | 第123-128页 |
| 5.3.3 踝关节驱动系统 | 第128-134页 |
| 5.4 下肢外骨骼机构校核 | 第134-136页 |
| 5.5 本章小结 | 第136-138页 |
| 第6章 下肢外骨骼的运动规划与控制 | 第138-186页 |
| 6.1 人机一体化的控制思想 | 第138-140页 |
| 6.2 国内外典型的外骨骼控制策略 | 第140-141页 |
| 6.3 下肢外骨骼步态识别与整机控制策略 | 第141-153页 |
| 6.3.1 躯干位姿传感器的构成与标定 | 第142-146页 |
| 6.3.1.1 三轴电子罗盘的标定 | 第143-144页 |
| 6.3.1.2 三轴加速度计的标定 | 第144-146页 |
| 6.3.2 鞋垫式足底力传感器的构成与标定 | 第146-150页 |
| 6.3.3 基于足底力与模糊规则的步态识别 | 第150-153页 |
| 6.3.4 下肢外骨骼整机控制策略 | 第153页 |
| 6.4 下肢外骨骼的摆动腿控制 | 第153-177页 |
| 6.4.1 人体摆动腿运动意图检测 | 第153-159页 |
| 6.4.2 踝关节处人机交互传感器的设计与标定 | 第159-165页 |
| 6.4.3 下肢外骨骼摆动腿控制系统设计与实验 | 第165-177页 |
| 6.4.3.1 轨迹跟踪实验 | 第171-173页 |
| 6.4.3.2 人机交互实验 | 第173-177页 |
| 6.5 下肢外骨骼的支撑腿控制 | 第177-184页 |
| 6.5.1 NSP状态下的支撑腿运动规划 | 第178-181页 |
| 6.5.2 CSP状态下的支撑腿运动规划 | 第181-182页 |
| 6.5.3 以模糊算法调整外骨骼躯干质心偏移轨迹 | 第182-184页 |
| 6.6 本章小结 | 第184-186页 |
| 第7章 总结与展望 | 第186-190页 |
| 7.1 研究工作总结 | 第186-187页 |
| 7.2 本文的主要贡献与创新 | 第187-188页 |
| 7.3 未来工作展望 | 第188-190页 |
| 参考文献 | 第190-204页 |
| 致谢 | 第204-206页 |
| 攻读博士期间发表的论文及申请的专利 | 第206-208页 |
| 附录 | 第208-219页 |