康复运载型下肢外骨骼的步态规划与轨迹跟踪控制研究
| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 1 绪论 | 第9-25页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第9-10页 |
| 1.2 研究现状 | 第10-22页 |
| 1.2.1 下肢外骨骼的系统结构 | 第11-19页 |
| 1.2.2 下肢外骨骼的驱动类型 | 第19-21页 |
| 1.2.3 下肢外骨骼的步态控制 | 第21-22页 |
| 1.3 论文组织安排 | 第22-25页 |
| 2 下肢外骨骼机械结构设计 | 第25-35页 |
| 2.1 人体下肢生理分析 | 第25-32页 |
| 2.1.1 人体的基本面与基本轴 | 第25-26页 |
| 2.1.2 人体下肢结构及步行简析 | 第26-29页 |
| 2.1.3 步行模型的混杂系统特性 | 第29-30页 |
| 2.1.4 人体下肢参数 | 第30-32页 |
| 2.2 下肢外骨骼的结构设计 | 第32-34页 |
| 2.2.1 下肢外骨骼自由度的配置 | 第32-33页 |
| 2.2.2 驱动器的选型和分布 | 第33页 |
| 2.2.3 下肢外骨骼系统各部分参数 | 第33-34页 |
| 2.2.4 结构设计的其他细节 | 第34页 |
| 2.3 本章小结 | 第34-35页 |
| 3 下肢外骨骼的运动学分析 | 第35-51页 |
| 3.1 运动学的数学工具 | 第35-38页 |
| 3.1.1 位姿描述 | 第36-37页 |
| 3.1.2 齐次坐标与变换矩阵 | 第37-38页 |
| 3.2 D-H表示法 | 第38-40页 |
| 3.2.1 D-H法发展演变 | 第38-39页 |
| 3.2.2 D-H坐标系建立 | 第39页 |
| 3.2.3 D-H参数及齐次变换矩阵 | 第39-40页 |
| 3.3 下肢外骨骼的运动学分析 | 第40-49页 |
| 3.3.1 正运动学求解 | 第41-44页 |
| 3.3.2 逆运动学求解 | 第44-48页 |
| 3.3.3 正逆运动学验证 | 第48-49页 |
| 3.4 本章小结 | 第49-51页 |
| 4 下肢外骨骼的动力学分析 | 第51-63页 |
| 4.1 动力学分析方法 | 第51-53页 |
| 4.1.1 拉格朗日方程法 | 第51-52页 |
| 4.1.2 牛顿-欧拉法 | 第52-53页 |
| 4.1.3 方法对比总结 | 第53页 |
| 4.2 外骨骼动力学研究现状 | 第53-54页 |
| 4.3 下肢外骨骼的动力学分析 | 第54-60页 |
| 4.3.1 摆动腿的动力学建模 | 第55-58页 |
| 4.3.2 支撑腿的动力学建模 | 第58-59页 |
| 4.3.3 系统整体动力学建模 | 第59-60页 |
| 4.4 ADAMS虚拟样机的构建 | 第60-62页 |
| 4.5 本章小结 | 第62-63页 |
| 5 稳定步态的规划 | 第63-83页 |
| 5.1 步态规划研究概述 | 第63-64页 |
| 5.2 ZMP稳定性判据 | 第64-67页 |
| 5.2.1 ZMP定义 | 第64-65页 |
| 5.2.2 ZMP的计算 | 第65-67页 |
| 5.3 稳定步态的规划 | 第67-79页 |
| 5.3.1 参数化轨迹规划 | 第67-71页 |
| 5.3.2 三次样条插值 | 第71-72页 |
| 5.3.3 遗传算法参数优化 | 第72-76页 |
| 5.3.4 规划结果 | 第76-79页 |
| 5.4 稳定性补偿 | 第79-81页 |
| 5.5 本章小结 | 第81-83页 |
| 6 轨迹跟踪控制器的设计与仿真 | 第83-101页 |
| 6.1 计算力矩控制 | 第83-86页 |
| 6.1.1 计算力矩控制设计 | 第84-85页 |
| 6.1.2 控制收敛性证明 | 第85-86页 |
| 6.2 无模型控制 | 第86-91页 |
| 6.2.1 典型无模型控制简介 | 第86页 |
| 6.2.2 基于时延估计的无模型控制 | 第86-88页 |
| 6.2.3 等效滑模的补偿控制 | 第88-91页 |
| 6.3 MATLAB与ADAMS的联合仿真验证 | 第91-100页 |
| 6.3.1 联合仿真构建 | 第91-94页 |
| 6.3.2 仿真结果对比分析 | 第94-100页 |
| 6.4 本章小结 | 第100-101页 |
| 7 总结与展望 | 第101-103页 |
| 7.1 总结 | 第101-102页 |
| 7.2 展望 | 第102-103页 |
| 致谢 | 第103-105页 |
| 参考文献 | 第105-111页 |
| 附录 | 第111页 |
