增力型上肢外骨骼交互系统设计和控制策略研究

目录

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目 录

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 上肢外骨骼研究现状

1.2.1 上肢外骨骼国外研究现状

1.2.2 上肢外骨骼国内研究现状

1.2.3 上肢外骨骼驱动器研究现状

1.2.4 人机交互控制研究现状

1.3 论文组织安排

2 人体上肢生理结构及骨骼肌建模

2.1 人体骨肌系统研究现状

2.1.1 人体骨肌系统国外研究现状

2.1.2 人体骨肌系统国内研究现状

2.2 基于Hill模型的人体骨肌系统建立

2.2.1 人体上肢生理学结构

2.2.2 人体上肢肌肉模型建立

2.3 人体上肢骨骼肌系统仿真

2.3.1 上肢骨肌系统参数设计

2.3.2 上肢骨肌系统建立及仿真结果

2.4 本章小结

3 上肢外骨骼建模及基于人机交互的虚拟样机建立

3.1 上肢外骨骼的结构设计

3.2 上肢外骨骼运动学模型

3.2.1 Craig 修正版的D-H 矩阵

3.2.2 上肢外骨骼正运动学分析

3.2.3 上肢外骨骼逆运动学分析

3.2.4 上肢外骨骼逆运动学证明

3.2.5 雅克比矩阵计算

3.3 上肢外骨骼运动空间分析

3.4 上肢外骨骼动力学建模

3.4.1 上肢外骨骼正动力学分析

3.4.2 上肢外骨骼的空间运动分析

3.4.3 势能分析

3.4.4 动能分析

3.4.5 拉格朗日函数

3.4.6 上肢外骨骼逆动力学分析

3.5 上肢外骨骼虚拟样机建立

3.5.1 Solidworks三维模型建立

3.5.2 基于MATLAB/SimMechanics 的虚拟样机建立

3.6 上肢人机交互系统设计

3.7 本章小结

4 基于阻抗控制器的人机交互控制器设计

4.1 控制方法概述

4.2 上层控制器——基于阻抗模型的交互力控制

4.2.1 阻抗控制的意义

4.2.2 基于位置的阻抗模型

4.2.3 基于模糊器的阻抗模型设计

4.3 下层控制器——基于时延估计神经网络补偿的无模型控制器(MFNNC)

4.3.1 经典PID控制器

4.3.2 无模型控制器设计(MFC)

4.3.3 时延估计(TDE)

4.3.4 基于神经网络的补偿

4.4 基于粒子群（PSO）算法的RBF神经网络参数训练

4.4.1 自适应粒子群算法

4.4.2 基于PSO 的神经网络参数训练

4.5 基于外部干扰补偿控制器设计

4.6 基于重力以及外部负载补偿控制器设计

4.6.1 外骨骼重力补偿

4.6.2 外部负载补偿

4.7 本章小结

5 人机交互控制算法仿真验证

5.1 仿真模块以及参数设计

5.2 人机交互控制算法仿真验证

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致 谢

参考文献

附 录