步行康复训练机器人助行腿的步态规划与运动控制
| 摘要 | 第1-8页 |
| ABSTRACT | 第8-15页 |
| 第一章 绪论 | 第15-29页 |
| ·引言 | 第15-16页 |
| ·课题来源及研究意义 | 第16-17页 |
| ·课题来源 | 第16页 |
| ·研究意义 | 第16-17页 |
| ·步行康复训练机器人国内外研究现状 | 第17-26页 |
| ·现有步行康复训练机器人的类型 | 第18页 |
| ·腿部驱动式步行康复训练机器人的研究现状 | 第18-21页 |
| ·足底驱动式步行康复训练机器人的研究现状 | 第21-23页 |
| ·步态规划的研究现状 | 第23-25页 |
| ·国内外研究现状的总结和实际调查分析 | 第25-26页 |
| ·本文主要研究内容 | 第26-28页 |
| ·本章小结 | 第28-29页 |
| 第二章 人体下肢运动特征与助行腿简介 | 第29-40页 |
| ·人体下肢的结构与行走的步态特征 | 第29-36页 |
| ·人体空间坐标系 | 第29-30页 |
| ·人体下肢骨和关节的结构形态 | 第30-31页 |
| ·人体步态及其运动学特征参数 | 第31-34页 |
| ·人体刚体模型与下肢关节角定义 | 第34-36页 |
| ·地面行走模式和跑步机行走模式的对比与分析 | 第36-37页 |
| ·助行腿的结构 | 第37-39页 |
| ·步行康复训练机器人系统的结构简介 | 第37-38页 |
| ·助行腿的结构组成 | 第38页 |
| ·助行腿的支撑平衡机构 | 第38-39页 |
| ·助行腿的驱动装置 | 第39页 |
| ·本章小结 | 第39-40页 |
| 第三章 人体步态特征参数测试与计算方法研究 | 第40-60页 |
| ·人体步态特征参数测试技术概述 | 第40-41页 |
| ·步态特征参数的测试与计算 | 第41-51页 |
| ·光学运动捕捉法的原理 | 第41-42页 |
| ·标识点的数量选取和位置设置 | 第42-43页 |
| ·步态特征参数的计算方法 | 第43-46页 |
| ·坐标变换 | 第46-48页 |
| ·局部坐标系的建立方法 | 第48-51页 |
| ·步态特征参数测试与计算方法的验证 | 第51-53页 |
| ·验证实验方案 | 第51-52页 |
| ·局部坐标系建立方法的验证 | 第52页 |
| ·坐标变换方法的验证 | 第52-53页 |
| ·关节角度计算方法的验证 | 第53页 |
| ·重复实验 | 第53页 |
| ·步态特征参数的采集与处理 | 第53-59页 |
| ·采集步态特征参数的内容和意义 | 第53-54页 |
| ·采集对象与测试项目 | 第54页 |
| ·步态特征参数测试平台 | 第54-55页 |
| ·测试步骤与数据处理方法 | 第55-57页 |
| ·测试结果与分析 | 第57-59页 |
| ·本章小结 | 第59-60页 |
| 第四章 步态特征参数的数学模型 | 第60-73页 |
| ·数学建模方法的比较与选择 | 第60-61页 |
| ·髋关节转角的数学模型 | 第61-63页 |
| ·拟合函数的选择 | 第61-62页 |
| ·髋关节转角数学模型的建立 | 第62-63页 |
| ·膝关节转角的数学模型 | 第63-65页 |
| ·拟合函数的选择 | 第63-64页 |
| ·膝关节转角数学模型的建立 | 第64-65页 |
| ·踝关节转角的数学模型 | 第65-72页 |
| ·分段函数模型 | 第65-66页 |
| ·踝关节转角数据的分段 | 第66-67页 |
| ·踝关节转角数据的分段建模 | 第67-71页 |
| ·踝关节转角数据的整体模型 | 第71-72页 |
| ·本章小结 | 第72-73页 |
| 第五章 助行腿的步态规划 | 第73-105页 |
| ·步态规划的定义 | 第73页 |
| ·有关概念的定义和说明 | 第73-75页 |
| ·助行腿的步态规划方法 | 第75-77页 |
| ·助行腿步态规划的要求 | 第75页 |
| ·助行腿步态规划的基本方案 | 第75-76页 |
| ·助行腿步态分解 | 第76-77页 |
| ·周期步的步态规划 | 第77-87页 |
| ·周期步步态规划的内容 | 第77页 |
| ·关节角变化轨迹的规划 | 第77-81页 |
| ·步长的规划 | 第81-85页 |
| ·步速的规划 | 第85-87页 |
| ·周期步的规划总结 | 第87页 |
| ·起步的步态规划 | 第87-94页 |
| ·规划方案 | 第87-88页 |
| ·起步过程中抬腿阶段的步态规划 | 第88-92页 |
| ·起步过程中迈步阶段的步态规划 | 第92-94页 |
| ·止步的步态规划 | 第94-100页 |
| ·规划方案 | 第94-95页 |
| ·止步过程中收步阶段的步态规划 | 第95-98页 |
| ·止步过程中复位阶段的步态规划 | 第98-100页 |
| ·周期步中提速与降速的规划 | 第100-104页 |
| ·提速规划 | 第101-102页 |
| ·降速规划 | 第102-104页 |
| ·本章小结 | 第104-105页 |
| 第六章 助行腿的运动控制系统 | 第105-116页 |
| ·助行腿运动控制系统概述 | 第105-107页 |
| ·运动控制模式的选择 | 第105-106页 |
| ·运动控制系统的原理 | 第106页 |
| ·助行腿的运动控制策略 | 第106-107页 |
| ·助行腿运动控制的数据生成 | 第107-112页 |
| ·运动控制数据生成的过程 | 第107页 |
| ·关节角变化轨迹数据的生成 | 第107-108页 |
| ·关节角度与直线驱动器执行长度关系的确定 | 第108-110页 |
| ·直线驱动器间隔变化量与电机轴转动角度关系的确定 | 第110-111页 |
| ·伺服电机间隔转角指令数据的生成 | 第111页 |
| ·伺服电机间隔转角指令数据的发送 | 第111-112页 |
| ·助行腿运动控制系统的结构与组成 | 第112-115页 |
| ·助行腿控制系统总体结构 | 第112-113页 |
| ·上位控制子系统 | 第113-114页 |
| ·电机控制子系统 | 第114页 |
| ·信号反馈子系统 | 第114-115页 |
| ·跑步机的运动控制 | 第115页 |
| ·本章小结 | 第115-116页 |
| 第七章 助行腿步态规划的试验与验证 | 第116-127页 |
| ·助行腿步态规划试验概述 | 第116-118页 |
| ·试验目的和试验内容 | 第116页 |
| ·试验步骤 | 第116-117页 |
| ·试验平台介绍 | 第117-118页 |
| ·规划助行腿的试验步态 | 第118-120页 |
| ·规划周期步基础运动轨迹 | 第118页 |
| ·规划周期步目标运动轨迹、步长和步速 | 第118-119页 |
| ·规划起步和止步的运动轨迹 | 第119-120页 |
| ·生成试验用的周期步控制数据 | 第120-122页 |
| ·髋关节的控制数据 | 第120-121页 |
| ·膝关节的控制数据 | 第121页 |
| ·踝关节的控制数据 | 第121-122页 |
| ·助行腿步态规划试验与试验结果分析 | 第122-126页 |
| ·助行腿步态规划试验 | 第122页 |
| ·半闭环控制下助行腿各关节角度测试数据与误差分析 | 第122-124页 |
| ·全闭环控制下助行腿各关节角度测试数据与误差分析 | 第124-125页 |
| ·步长的检测与误差分析 | 第125-126页 |
| ·足踏板与跑带的运动匹配检验 | 第126页 |
| ·本章小结 | 第126-127页 |
| 第八章 研究总结与展望 | 第127-131页 |
| ·研究工作总结 | 第127-128页 |
| ·本研究的主要特色和创新进展 | 第128-129页 |
| ·展望 | 第129-131页 |
| 附录 | 第131-133页 |
| 参考文献 | 第133-138页 |
| 作者在攻读博士学位期间发表的论文及专利 | 第138-139页 |
| 作者在攻读博士学位期间所做科研项目 | 第139-140页 |
| 致谢 | 第140-141页 |
