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仿生外骨骼的運動協同與自適應控制理論(精)/智能機電技術叢書

  • 作者：任彬//陳嘉宇|責編:高軍曉
  • 出版社：上海科技
  • ISBN：9787547865545
  • 出版日期：2024/04/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：206
人民幣：RMB 108 元      售價：元
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內容大鋼
    本書重點討論仿生外骨骼的運動協同與自適應控制理論。可穿戴外骨骼的設計應該符合人體工程學，人體與外骨骼耦合為一個整體，人是系統的核心，處於控制迴路當中。因此，人機協同控制演算法需要將人的因素考慮在內。全書內容分為12章，主要包括基於遺傳演算法的人機耦合步態軌跡優化、基於光電感測的足底壓力感測系統、多運動模式步態相位識別、仿生外骨骼關節角度協同運動。在外骨骼仿生設計的基礎上，本書討論了軌跡跟蹤自適應控制演算法、模糊自適應控制演算法、不確定逼近的RBF神經網路自適應控制演算法等。
    本書內容涉及機械工程、醫學工程、國防科技等領域，可供機械、軍事、醫療康復、建築施工等專業的科研開發和工程技術人員參考，也可作為高等院校或科研院所機械設計、機器人、控制科學等專業方向的教材。
作者介紹
任彬//陳嘉宇|責編:高軍曉
目錄
第1章  緒論
  1.1  仿生外骨骼研究的目的和意義
  1.2  仿生外骨骼國內外研究現狀
  1.3  仿生外骨骼關鍵技術與問題分析
第2章  基於遺傳演算法的人機耦合模擬模型
  2.1  人體下肢生理結構分析
    2.1.1  人體解剖學
    2.1.2  下肢各關節自由度分析
    2.1.3  關節驅動的自由度選擇
  2.2  人機耦合的仿生外骨骼構型設計
    2.2.1  人體下肢運動鏈
    2.2.2  仿生外骨骼鏈
    2.2.3  人機耦合模型
  2.3  遺傳演算法的步態軌跡優化
    2.3.1  耦合系統步態軌跡
    2.3.2  適應度評估方程
    2.3.3  模擬實驗及結果分析
  2.4  本章小結
第3章  基於光電感應的足底壓力感測系統
  3.1  仿生外骨骼的足底壓力感測系統設計
  3.2  光電式壓力感測單元
    3.2.1  光電-壓力感測原理
    3.2.2  模塊化感測單元設計與製造
    3.2.3  足底壓力感測鞋墊方案
    3.2.4  足底壓力中心步態參數
  3.3  足底壓力數據採集實驗
    3.3.1  感測器特性分析
    3.3.2  雙足壓力信號採集
  3.4  本章小結
第4章  基於神經網路的步態相位識別
  4.1  仿生外骨骼的步態相位識別
  4.2  步態數據採集設備
  4.3  步態相位劃分方法
  4.4  步態相位識別
    4.4.1  多層感知機神經網路演算法
    4.4.2  人體步態數據集
    4.4.3  多運動模式步態相位識別
  4.5  本章小結
第5章  基於長短時記憶網路的運動協同方法
  5.1  仿生外骨骼的運動協同
  5.2  關節感測系統設計
  5.3  動力外骨骼硬體系統
  5.4  關節角度協同運動實驗
  5.5  長短時記憶網路的預測分析
    5.5.1  長短時記憶網路
    5.5.2  運動協同預測結果
  5.6  本章小結
第6章  仿生外骨骼本體構型設計
  6.1  仿生外骨骼結構設計與模擬分析
    6.1.1  結構設計

    6.1.2  模擬分析
  6.2  踝關節執行器的創新設計
  6.3  動力外骨骼樣機
    6.3.1  關節執行器方案
    6.3.2  動力外骨骼機構
    6.3.3  樣機實物
  6.4  本章小結
第7章  仿生外骨骼運動學與動力學分析
  7.1  人體步態分析
  7.2  仿生外骨骼運動學分析
  7.3  仿生外骨骼動力學分析
  7.4  本章小結
第8章  基於軌跡跟蹤的仿生外骨骼自適應控制
  8.1  基於軌跡跟蹤的自適應控制演算法綜述
  8.2  單腿四自由度動力學模型
  8.3  魯棒自適應控制器設計
    8.3.1  擾動信號上確界未知的控制器設計
    8.3.2  軌跡跟蹤自適應控制方法實現
    8.3.3  動態方程線性化
  8.4  控制模擬實驗及分析
  8.5  本章小結
第9章  基於MIMO的仿生外骨骼模糊自適應控制
  9.1  基於MIMO的模糊自適應控制綜述
  9.2  摩擦、外加和負載變化情況的模糊補償控制
  9.3  數值模擬與比較
  9.4  基於MIMO的仿生外骨骼模擬分析
  9.5  本章小結
第10章  基於Backstepping的仿生外骨骼模糊自適應控制
  10.1  基於 Backstepping的模糊自適應控制綜述
  10.2  基於Backstepping的自適應模糊控制系統搭建
    10.2.1  系統描述
    10.2.2  Backstepping控制器的設計及穩定性分析
  10.3  基於 Backstepping的仿生外骨骼模擬分析
  10.4  實驗驗證
    10.4.1  可穿戴關節角度測量裝置
    10.4.2  平地實驗
    10.4.3  上樓梯實驗
  10.5  本章小結
第11章  基於RBF神經網路的仿生外骨骼自適應控制
  11.1  基於RBF神經網路的自適應控制綜述
  11.2  仿生外骨骼的動力學模型
  11.3  RBF 神經網路描述
  11.4  仿生外骨骼的 RBF神經網路自適應控制
    11.4.1  系統描述
    11.4.2  模型不確定部分的 RBF 神經網路逼近
    11.4.3  控制器的設計與分析
  11.5  基於RBF神經網路的仿生外骨骼模擬分析
  11.6  實驗驗證
    11.6.1  平地實驗描述
    11.6.2  數據採集與分析

  11.7  本章小結
第12章  仿生外骨骼控制系統設計
  12.1  控制系統
    12.1.1  硬體控制系統
    12.1.2  軟體控制系統
  12.2  仿生外骨骼輕量化設計與要求
    12.2.1  設計原則與要求
    12.2.2  仿生外骨骼輕量化設計
  12.3  仿生外骨骼控制策略
  12.4  本章小結
縮略詞及中英文對照
參考文獻
後記

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