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摘要
第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 人口老龄化、残疾人现状及其护理现状
1.1.2 辅助装置可行性考虑
1.2 可穿戴型助力机器人
1.2.1 助力机器人应该遵循的原则
1.2.2 可穿戴型助力机器人研究发展
1.3 并联机构发展历程
1.4 研究现状及论文研究目的、意义
1.4.1 髓关节助力研究现状
1.4.2 选题的目的和意义
1.5 论文内容安排及创新之处
1.5.1 论文内容及章节安排
1.5.2 主要创新点
第2章 可穿戴型并联式髋关节助力机构设计
2.1 引言
2.2 人体髋关节特征分析
2.2.1 髋关节特征
2.2.2 为什么采用并联机构
2.3 并联助力机器人机械结构设计
2.3.1 基本的运动副
2.3.2 并联式髋关节助力机构
2.4 基于计算视觉系统的人体髋关节中心位置估计
2.4.1 髋关节中心位置的估计方法回顾
2.4.2 髋关节模型、基于计算机视觉的定位系统的测量误差以及表面皮肤运动减震器
2.4.3 髋关节中心估算方法
2.4.4 仿真结果及分析
2.5 本章小结
第3章 并联机构雅克比建立方法分析
3.1 引言
3.2 位置、方位分析
3.2.1 人体大腿与助力机构简化模型
3.2.2 从驱动链出发分析模型
3.2.3 从人体大腿出发分析模型
3.3 运动学逆雅克比
3.3.1 球关节轴承中心的位置
3.3.2 主动关节与末端之间的速度关系
3.3.3 运动学逆雅克比关系
3.4 运动学正雅克比
3.4.1 主动关节与被动关节之间的速度关系
3.4.2 驱动链末端球关节的速度
3.4.3 运动学正雅克比
3.4.4 被动关节变量的求解
3.5 本章小结
第4章 机构奇异特性分析
4.1 引言
4.2 机构奇异类型
4.3 基于RM算法的奇异值快速查找算法
4.3.1 Robbing-Monro(RM)算法
4.3.2 扩展的RM算法
4.3.3 扩展的RM算法与雅克比矩阵的结合
4.4 基于随机逼近的奇异值快速查找算法及应用实例
4.4.1 应用于平面2连杆机构
4.4.2 应用于平面3-(P)RR并联机构
4.4.3 应用于空间3-PCR并联机构
4.5 本章小结
第5章 助力机器人的设计及优化方法
5.1 引言
5.2 一些重要的新概念
5.2.1 主动型主动关节(Master-active joint)及从动型主动关节(Slave-active joint)
5.2.2 被助力人体肢体(Assisted limb)及从动助力机构(Slave-active assisteve mechanism)
5.3 设计及优化时碰到的问题及助力的物理意义
5.3.1 设计及优化时碰到的问题
5.3.2 助力的物理意义
5.4 可操作性包容原理(Manipulability Inclusive Principle(MIP))
5.4.1 可操作性包容原理的定义
5.4.2 关于该定义的一些解释
5.5 基于可操作性包容原理的优化设计方法
5.5.1 两种模型的可操作性椭球的获得
5.5.2 具体算法:助力可行性的评价及判断
5.5.3 具体算法:助力效果评价的判断
5.6 应用实例一:下肢正向行走助力机构优化设计
5.6.1 建立下肢正向行走助力机构的雅克比
5.6.2 可操作性包容原理的验证
5.6.3 可操作性包容原理在各个包容情况上的体现
5.6.4 可操作性包容原理的影响因素的研究
5.6.5 基于MIP的下肢正向行走助力机构的优化设计
5.7 应用实例二:髋关节3自由度并联助力机构优化设计
5.7.1 可操作性包容原理在髋关节助力机构上的适用性证明
5.7.2 基于MIP的髓关节3自由度并联助力机构优化设计
5.8 本章小结
第6章 髅关节助力机器人控制策略分析及雅克比分析
6.1 引言
6.2 基于假想柔顺控制方法的控制策略
6.3 正运动学雅克比验证
6.3.1 控制周期的选择
6.3.2 通过仿真验证
6.3.3 通过人工假肢验证
6.3.4 通过实际人腿验证
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的主要研究工作及成果