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膝关节外骨骼机器人设计与分析

作者：武瑞著

出版社：化学工业出版社出版时间：2023-11-01

开本： 16开 页数： 131

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版权信息
本书特色
内容简介
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作者简介

膝关节外骨骼机器人设计与分析版权信息

ISBN：9787122440945
条形码：9787122440945 ; 978-7-122-44094-5
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
医学
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骨科

膝关节外骨骼机器人设计与分析本书特色

膝关节是下肢活动支撑关节之一，也是下肢灵活运动的前提，其舒适性和灵活性影响整个下肢外骨骼的舒适性和灵活性。本书主要介绍膝关节外骨骼机器人设计与分析的相关内容，基于平面四杆机构的连杆综合理论，提出一种可重构膝关节外骨骼结构设计方法，并对膝关节外骨骼的性能进行分析。首先，提出了一种四杆机构连杆轨迹综合方法，以满足膝关节外骨骼设计可变轴线结构的高效要求，为设计基于可重构机构的膝关节外骨骼奠定理论基础。其次，基于功能组合原理提出了一种可重构综合方法，并利用该方法得到一种膝关节外骨骼结构。后面提出一种基于轴线错位计算的膝关节外骨骼机器人穿戴安全性和舒适性的分析方法。本书可供机械、军事、医疗康复等专业的科研人员和相关工程技术人员，或者高等院校研究生阅读参考。

膝关节外骨骼机器人设计与分析内容简介

本书基于人体膝关节的运动实验，总结了膝关节的运动特点和连杆综合的特点，进行了膝关节外骨骼的结构综合及根据综合轨迹进行了穿戴舒适性的评价分析。第1 章对本书研究内容进行综述。第2 章介绍膝关节外骨骼连杆综合连续曲线、时序路径综合方法、近似和准确统一综合方法的近期新研究成果。第3章分析膝关节运动过程的错位原因，针对膝关节运动过程的功能进行外骨骼功能设计与综合。第4 章在实现轨迹曲线综合连杆的基础上，基于图像聚集情况筛选得到能够实现不同速度的可重构RRRRP 机构。第5 章从选取的安全性、舒适性两个方面分析膝关节外骨骼的性能，计算理想柔性铰链下的轨迹，并且对比分析膝关节外骨骼与固定轴线外骨骼的人机交互力。本书内容系统实用，对膝关节外骨骼机器人的发展有一定的指导意义。本书可供机器人、医疗设备等相关技术人员阅读使用，也可作为高等院校机器人工程、机电一体化等相关专业本科生、研究生的参考用书。

膝关节外骨骼机器人设计与分析目录

第1章绪论 001 1.1 本书内容的背景和意义 001 1.2 外骨骼机器人的研究综述002 1.2.1 刚性外骨骼机器人002 1.2.2 柔性外骨骼机器人006 1.2.3 膝关节外骨骼机器人007 1.3 机构综合的研究综述009 1.3.1 可重构机构综合009 1.3.2 四杆机构综合 010 1.4 当前发展存在的问题 013 1.5 本书主要内容及章节安排 013 1.5.1 本书主要内容 013 1.5.2章节安排 014 第2章膝关节外骨骼综合方法 016 2.1 多项式消元理论 016 2.2 连杆曲线综合 017 2.2.1 建立模型 017 2.2.2 完全解析法 019 2.2.3 算例024 2.3 时序路径综合029 2.3.1 综合方程的消元030 2.3.2 统一综合方法034 2.3.3 算例036 2.4 混合条件综合040 2.4.1 圆锥曲线筛选算法040 2.4.2 混合综合方法042 2.4.3 算例044 2.5 膝关节外骨骼重构综合方法047 2.6 本章小结048 第3章膝关节外骨骼的尺度综合049 3.1 膝关节外骨骼的错位049 3.1.1 运动过程分析050 3.1.2 错位分析 051 3.2 膝关节外骨骼的设计方法052 3.2.1 膝关节功能分析与设计要求052 3.2.2 膝关节外骨骼的功能设计方法053 3.2.3 平面四杆机构的优势053 3.3 膝关节不同速度的轨迹实验054 3.3.1 实验模型与测试原理054 3.3.2 实验方法055 3.3.3 实验结果055 3.3.4 结果分析057 3.4 膝关节外骨骼的综合方法057 3.4.1 目标点的提取058 3.4.2 综合模型063 3.4.3 变量064 3.4.4 约束函数064 3.4.5 目标函数065 3.5 轨迹结果066 3.5.1 速度1.5m/s 的轨迹综合067 3.5.2 速度2.5m/s 的轨迹综合068 3.5.3 速度3.5m/s 的轨迹综合070 3.6 本章小结073 第4章膝关节外骨骼的可重构设计074 4.1 膝关节外骨骼重构综合074 4.1.1 重构样本的同源机构计算075 4.1.2 图像法求解构型连杆交集079 4.1.3 可重构连杆参数的确定083 4.1.4 可重构连杆参数的调整086 4.2 可重构膝关节外骨骼综合结果089 4.3 刚柔耦合膝关节外骨骼机构综合 091 4.3.1 膝关节内旋/外旋功能的分析 091 4.3.2 柔性化建模方法092 4.3.3 柔性综合与结构设计093 4.3.4 柔性单元参数计算095 4.4 膝关节外骨骼设计结果096 4.5 本章小结097 第5章膝关节外骨骼的性能分析098 5.1 分析指标的特点、联系与区别098 5.2 分析方法的基本原则 100 5.3 安全性分析—空间运动范围 100 5.3.1 膝关节外骨骼的自由度分析 101 5.3.2 膝关节外骨骼的角度分析 102 5.3.3 膝关节外骨骼模型验证 103 5.4 舒适性分析—轴线错位 104 5.4.1 膝关节外骨骼模型轨迹分析方法 104 5.4.2 两个变换区域的轨迹分析 105 5.4.3 两个构态的轨迹分析 112 5.4.4 柔性化轨迹分析 116 5.5 舒适性分析——人机交互力 116 5.5.1 人机交互力的分析 117 5.5.2 人机交互力的对比 118 5.6 本章小结 119 参考文献 120

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