一、气动肌肉驱动人工关节的建模研究（论文文献综述）
张语萱[1]（2020）在《面向脑卒中偏瘫患者的下肢康复外骨骼虚拟样机设计与仿真》文中研究指明近年来,外骨骼机器人成为机器人领域的研究热点,外骨骼机器人技术的进步给康复训练带来了新的可能。该文章主要研究的是面向脑卒中偏瘫病人的下肢康复外骨骼机器人,并为其设计了配套的康复训练运动方案。首先,文章根据人体下肢的生理结构对下肢康复外骨骼进行了结构设计,选定了驱动方案,建立了三维虚拟样机模型。利用ANSYS软件对外骨骼进行了力学性能的验证,并进行了结构优化,以确保外骨骼使用上的安全性。其次,文章对外骨骼的运动学和动力学模型进行了探讨。文章建立了下肢外骨骼的正、逆运动学理论模型,并在MATLAB软件中进行了仿真验证;研究了下肢外骨骼的逆动力学理论模型,并通过拉格朗日法进行了数学建模;利用ADAMS多体动力学仿真软件中对前文建立的外骨骼运动学、动力学模型进行了仿真验证,为下文的控制系统的设计、康复训练运动轨迹的规划打下了基础。最后,文章确立了外骨骼的控制方案,并为脑卒中偏瘫患者设计了基于外骨骼的康复训练运动,重点对屈曲抬腿训练进行了轨迹规划,并在ADAMS中验证了设计的合理性。另外,本文对前文设计的下肢康复外骨骼的康复性能进行了仿真,通过对比分析患病步态、正常步态、患者穿戴外骨骼步态三种运动情况下关节消耗的能量和动量矩,验证了本文设计的下肢康复外骨骼的康复功能的有效性。
何崇伟[2]（2018）在《人工肌肉驱动的下肢康复外骨骼的研究》文中研究表明目前,下肢损伤患者对康复外骨骼的需求日益增加,但市场上的下肢康复外骨骼售价高昂,且存在自重大、柔顺性不佳等缺点,难以满足康复人群的需求。针对上述现状,在对人体下肢功能研究的基础上,设计了一套用于下肢单侧康复的柔性外骨骼系统。该外骨骼通过带有气囊的固定器与使用者的腰部、大腿和小腿结合,采用拮抗布置的气动人工肌肉进行驱动,通过连接件和固定器将人工肌肉收缩产生的拉力作用到人体下肢,从而转化为辅助关节运动的力矩,可以对具有一定步行能力的患者的髋关节和膝关节的屈伸运动进行助力。通过实验的方式对双根并联气动人工肌肉的静态特性与动态特性进行了研究。对静态特性的分析着重于对其等压特性和等张特性的分析,对动态特性的分析则从系统硬件配置和控制算法两方面出发,研究驱动气压、负载、电磁阀配置方式对人工肌肉动态特性的影响,并研究了传统PID算法和模糊自适应PID算法对阶跃信号和正弦信号的响应情况,为人工肌肉在外骨骼中的应用提供依据。通过运动学分析,建立了各组人工肌肉的长度、助力力臂和各关节转角之间的运动学模型,通过基于拉格朗日动力学方法的分析,可得到下肢髋关节和膝关节的驱动力矩模型。在运动学模型和动力学模型的基础上,分析了各组人工肌肉的连接点位置对其最大长度、最大收缩率和最小助力力臂的影响,从而得到合适的布置方案,使得外骨骼的康复效果最优化。针对该外骨骼设计的控制系统可以通过位于腰部、大腿和小腿处的三个姿态测量节点获取下肢的姿态信息,并结合四个拉力传感器测得的拉力值,经数据融合算法计算后,驱动对应的电磁阀组工作,从而控制各组人工肌肉的充放气过程,实现对患者下肢的助力。为了测试外骨骼的康复助力效果,搭建了外骨骼样机测试平台。姿态测量模块获取的姿态值是控制系统的重要输入量之一,因此首先测试了姿态测量节点相对于正交编码器对转角测量的性能,随后测试了外骨骼对使用者的助力情况,通过对关节转角、拉力值、肌电信号等相关数据的分析评价其助力效果。
闫超[3]（2015）在《基于气动人工肌肉的柔性关节建模与控制研究》文中研究说明气动人工肌肉是一种新型的气动执行元件,它具有体积小巧、结构简单、功率重量比大、安全柔顺等优点,得到了国内外学者的广泛研究与关注。本文以Mckibben型气动人工肌肉为研究对象,介绍了气动人工肌肉的静态模型以及三元素现象模型,并进行辨识实验,将辨识后的三元素模型应用在柔性关节上。在对柔性关节控制系统特性分析的基础上,采用PID以及滑模变结构控制方法设计了控制策略,并通过仿真、实验,分析了控制器对外界输入信号的跟踪效果。首先,分析了基于能量守恒原理推导的气动人工肌肉理想静态数学模型,根据将气动人工肌肉作为变截面气缸的思想,推导其内部动态微分方程。结合气动人工肌肉动态性能分析,通过辨识实验,得到了气动人工肌肉的三元素现象模型。其次,由两根气动人工肌肉搭建拮抗型柔性关节,分析其工作原理,建立关节的静态模型,分析充气压力对关节转角的影响。根据气动人工肌肉三元素现象模型和关节的动力学方程,建立以角度、角速度为状态量的状态方程。气动人工肌肉的进排气通过比例压力阀来控制,分析了比例压力阀的流量质量方程。根据柔性关节自身的特性,搭建了用于控制柔性关节转角的实验平台,并对实验中所需的元器件选型。最后,针对已建立的柔性关节数学模型设计了 PID以及滑模控制器,并搭建柔性关节角度控制系统的仿真。然后根据仿真结果进行了实验,通过仿真与实验得出单纯的PID控制时,由于系统的非线性,容易引起系统响应的抖动,不能获得良好的动态特性,滑模控制不仅改善了系统的动态特性,而且响应平滑,超调量小。因此,对于柔性关节角度伺服系统来说,滑模控制是可行的、合理的。
翁宁[4]（2014）在《人工腿仿生设计及气动人工肌肉（PMA）实验建模研究》文中研究表明在智能假肢研究及开发过程中,需要对其进行大量的性能测试实验,但由于实验测试的工作量大且要求重复性好,让残疾人穿戴假肢进行实验不太现实。为了给智能假肢的性能测试提供理想的实验平台,课题组将仿人机器人与智能假肢研究相结合,提出了异构双腿行走机器人模式。人工腿作为异构双腿行走机器人的重要组成部分,其主要功能是模拟残疾人健康腿的正常步态,给智能仿生腿提供步态跟随目标轨迹。因此,人工腿的拟人化设计对整个异构双腿行走机器人的研究具有非常重要的意义。基于对人体下肢的生理结构及运动机理的分析,本文对人工腿的整个机械系统进行了结构设计,包括髋关节、膝关节及踝关节的结构设计。为了使人工腿更好地模拟残疾人健康腿的步态轨迹,采用四杆机构作为膝关节的机械结构,解决了单轴膝关节带来的行走步态不自然的问题。在驱动方面,采用气动人工肌肉（PMA）作为膝关节的驱动源,从而解决了伺服电机、液压装置等带来的刚度太大等问题。在整个结构设计过程中,充分考虑了健康人腿的结构尺寸,使人工腿的结构尺寸与人体相应的部位尽量一致。由于气动人工肌肉（PMA）本身具有非线性,解析计算建模较为困难,本文采用通过实验建模的方法来建立PMA的数学模型。搭建了气动人工肌肉性能测试实验平台,分别在等压、等长、等载的条件下对其特性进行分析,建立了输出力、收缩率及输入压力三者之间的关系,基于最小二乘法对模型进行参数辨识,建立了其精确的数学模型。本文详细地分析了气动人工肌肉驱动关节的原理,选择了驱动的方式,并在动力学分析的基础上,建立了驱动关节的数学模型。最后采用虚拟样机技术搭建了联合仿真平台,对人工腿进行运动学和动力学仿真,并且基于PID控制算法进行了控制仿真。
刘晓敏[5]（2013）在《基于气动复合弹性体柔性关节机械手研究》文中研究表明随着科技发展和社会进步，工业产品装卸与装配、军事机器人、农业机器人、伤残人员和服务机器人中需要大量的柔性机械手，完成类似人手的功能，代替人实现灵巧操作。因此，研究具有较高柔性和灵活性的仿人机械手的新型结构与理论，具有重要的学术价值和应用前景。气动仿人柔性五指机械手通过控制气压实现手指各关节的变形，完成机械手抓取操作。其研制目的是模拟人手的外形和功能，实现机械手对不同物体抓取的适应性。为了提高机械手的柔顺性，本文研制了一种新型气动人工肌肉，并在此基础上开发了气动多向弯曲柔性关节和无轴多铰链的单向弯曲柔性关节。柔性关节属于关节本体和驱动装置为一体的气动复合弹性体。建立了新型气动人工肌肉和两种柔性关节的力学理论模型，获得了气动人工肌肉的旋伸特性、单向弯曲关节和多向弯曲关节的弯曲特性，并通过静力学实验对理论模型进行了验证。利用两种柔性关节从仿生角度出发，提出了一种仿人柔性五指机械手。该柔性机械手外形尺寸与人手相近，具有5个手指，每个手指由三个柔性关节组成。除大拇指外的其余四指基关节采用多向弯曲关节，近关节和远关节采用单向弯曲关节，可以实现手指的正屈、反弯和侧摆。大拇指基关节和近关节采用多向弯曲关节，远关节采用单向弯曲关节，可以实现大拇指多个方向的弯曲和摆动，可以实现类似人手的抓握、夹取、推拨、搓揉、捏拿、拎按，旋拧等功能。通过手指夹持力理论研究分析了机械手的抓取能力，采用测力仪进行了手指夹持力实验对建立的理论模型进行了验证，获得了手指各关节内气压对夹持力的影响。本文研究了具有大变形非线性特征的柔性关节机械手运动学和动力学性能。采用齐次坐标变换，建立了机械手的运动方程并进行了机械手运动学仿真，分析了机械手的工作空间，模拟了机械手的运动姿态和机械手对不同形状物体的抓取，验证了机械手的灵活性和功能性。根据建立的人工肌肉、柔性关节和机械手手指的动力学模型，分析了人工肌肉、柔性关节和手指振动的固有频率。采用高速摄像机等实验装置进行了气动复合弹性体柔性关节动力学实验，研究了人工肌肉、柔性关节和机械手手指的动力学性能，为机械手的控制模型提供了依据。制定了气动仿人柔性五指机械手的抓取策略和控制方案，利用机械手气动控制平台，完成了机械手对不同形状物体的抓取实验，验证了机械手的功能性。论文的研究工作对于实现仿生柔性机械手提供了一种解决方案，为其应用打下了理论和实验基础。
高聪聪[6]（2012）在《气动人工肌肉关节的滑模变结构控制》文中研究说明气动人工肌肉以其柔顺性和安全性特点在康复治疗外骨骼和仿生机器人等领域得到广泛应用。本文介绍了气动人工肌肉的发展历史,应用领域以及发展前景,分析气动人工肌肉的静态特性和动态特性,得到相应的静态模型和动态模型,再进一步对模型进行简化,得出气动人工肌肉简单实用的动力学方程和静动态数学方程。介绍了滑模变结构控制策略的优势和设计方法以及克服滑模变结构控制抖振缺陷的方法,并将滑模变结构控制应用于气动人工肌肉驱动关节的控制中,设计了气动人工肌肉的滑模变结构控制器,克服了气动人工肌肉的非线性及不确定性带来的对控制性能的影响。进行了仿真实验研究,分析了当参数变化时控制系统对所加信号的跟踪效果,验证了所设计的滑模变结构控制器系统的鲁棒性能控制效果,证实了滑模变结构控制是可行、合理的。总结了所建模型的优势与缺陷,分析了滑模变结构控制器存在的不足,并对下一步的研究工作做了初步的设想与计划。
耿德旭[7]（2011）在《双向主动弯曲气动柔性关节及其在机械手中的应用》文中进行了进一步梳理各类主动关节是仿生机器人及运动机械的关键部件,其结构特征、运动特点、力学特性、驱动能力和控制方法,将决定整机产品的功能和应用水平。随着科技的发展,机器人技术的应用正以前所未有的速度向工业装配、物流、服务和军事领域扩展,对其整体性能提出了更高的要求。尤其是对关节的结构柔性、运动柔性、驱动柔性和柔性控制提出了挑战,迫切需要研发具有综合柔性功能的仿生关节,对环境和操作对象的变化具有适应性。近几十年来,国内外学者对关节柔性问题的研究取得了丰富成果。已开发具有部分柔性功能的关节,主要有伺服电机、液压缸和气缸驱动方式,且被广泛应用于各种机械和机器人中。但其体积较大关节偏“硬”,能实现的柔性功能程度有限。气动人工肌肉驱动因具有高度柔顺性,受到极大关注并已陆续研发出五种形式的人工肌肉。其中仅有McKibben型肌肉较为成功,在柔性机器人关节的驱动上已初步得到应用,但关节本体仍为刚性,具有综合柔性的关节尚待研究。在理论上,其大变形气动弹性体的力学特性还需要进一步深入探讨。本文从自主研制的气动人工肌肉着手,突破了传统主动关节的结构模式,提出了一种并联四肌肉组成的双向主动弯曲气动柔性关节。将关节本体需要的刚度分化到肌肉约束弹簧中,使驱动装置与关节本体复合为一体,具有本体柔性、运动柔性和驱动柔性。该关节能实现正屈、反伸、内收、外展和轴向移动,两个正交主方向弯曲能力强,具有较好的形状变化适应性。根据新型关节的特殊要求,创造性地提出了一种伸长型气动人工肌肉。采用约束弹簧和橡胶管组合的结构形式,使弹簧可根据关节的刚度要求调整参数,达到关节刚柔相宜的统一。在研究肌肉轴向膨胀的极限工作压力和约束稳定性基础上,建立了一种判断人工肌肉径向约束失稳的实验方法。发现了人工肌肉主动扭转变形规律,提出了一种SS型圆柱螺旋弹簧和双体人工肌肉的限扭转方案,经有限元分析表明SS型圆柱螺旋弹簧轴向变形和弯曲变形均属于线弹性。通过对人工肌肉力学性能的理论和实验研究,揭示了其相当于变参数柔性气缸的工作原理。针对人工肌肉大变形和非线性等问题,利用超弹性体变形能函数和经典弹性变形两种理论,研究了人工肌肉的静力学特性,给出了相应的数学公式。利用平动质量动能等效方法,建立了肌肉轴向变参数动力学模型,分析了其固有频率变化区间。为建立肌肉抗弯刚度的理论模型,对人工肌肉受载弯曲变形进行了分析,获得了理论计算公式。搭建了实验系统,采取光学投影等非接触式测量手段进行了肌肉的力学特性实验。在深入探索复合弹性体大变形特征的基础上,创建了新型柔性关节变参数静力学和动力学模型。利用组合弹性体变形叠加原理,建立了关节力学性能与人工肌肉特性的关系,关节的弯曲变形与气压的关系,得到了相应的数学公式,进行了实验验证。针对关节弯曲存在变形耦合、非线性和变参数等问题,通过轴向和弯曲质量动能等效方法,建立了关节变参数动力学模型,分析了关节主要固有频率变化规律。研究了柔性关节的驱动功能,关节接触点位置、气压、关节尺寸等参数对弯曲夹持力的影响,确定了关节五种主要变形状态的控制方法。基于双向弯曲柔性关节研发了一种具有全新结构和功能的五指柔性机械手。采取中指居中、四指相对布局,形成了以双拇指为主的抓取模式,保证了抓取的稳定性。采用了楔形盘为关节连接部件,结合独特的反伸功能,解决了机械手的灵活性和抓取物体范围的矛盾。为研究机械手位姿数学模型,将关节的非线性变形关系,以参数形式组合到齐次变换矩阵中,有效解决了弹性大变形非线性关节的坐标变换和位姿计算问题。具体推导了手指特征点在手掌坐标系中的位置,给出了手指四种模式位姿计算公式。利用Matlab软件,对手指的正屈、反伸、外展和内收功能进行了抓取仿真,得到了相应的轨迹和机械手抓取位姿图,并通过机械手抓取动作实验加以验证。本文对不同类型的手指夹持位置、气压和夹持力的关系进行了实验研究,并探讨了关节运动柔性和控制方式对夹持力的动态影响。通过对机械手抓取实物的实验分析,验证了其操作功能的实现效果。在深入分析机械手控制功能要求和特点的基础上,建立了由计算机、控制器和气压控制三部分组成的控制系统方案。针对柔性机械手四类12种抓取模式,研究了控制方法和气压控制系统结构,搭建了气动实验台。结合控制要求形成了电气控制系统结构方案,确定了机械手的具体控制方法和控制策略,给出了主要控制软件程序流程图。论文的研究工作为解决当前存在的关节柔性不足等问题,提供了一种新的解决方案。研究结果表明,所开发的主动弯曲关节,具有良好的综合柔性；利用该关节组合的柔性机械手,可完成人手的多数动作和功能。该关节可用于各类相关机械和机器人中,具有较高的研究价值和十分广阔的应用前景。
王建[8]（2011）在《气动肌肉驱动的康复机器人控制系统设计》文中研究说明气动肌肉是一种新型驱动元件,重量轻、初始力大,具有良好的柔顺性和安全性,驱动特性类似于生物肌肉,因此在康复医疗领域受到重视。针对气动肌肉在康复机器人上的应用,本文主要研究气动肌肉的静态模型以及由气动肌肉驱动的康复机器人关节静态模型,设计康复机器人关节位置控制的模糊控制器,搭建基于STM32的康复机器人嵌入式控制平台,实现康复机器人的控制。论文主要研究内容及取得的成果如下:首先,以FESTO公司的MAS-20型气动肌肉为研究对象,介绍气动肌肉驱动特性研究的实验平台与数据获取方法。根据所得到的数据建立了MAS-20型气动肌肉的实用静态模型,并分析了该型气动肌肉的刚度特性。在此基础上,得到康复机器人关节的静态模型,分析了康复机器人关节刚度特性。其次,分析了气动肌肉驱动的康复机器人关节位置控制的特点,采用模糊控制方法实现了康复机器人关节的位置控制,给出了位置模糊控制器的设计方法,并借助Matlab模糊控制工具箱,在Simulink环境下完成了关节位置模糊控制器的建模、仿真与系统测试,得到模糊控制表,设计出关节位置模糊控制器。再次,对康复机器人的嵌入式控制系统进行需求分析,完成嵌入式控制系统的硬件总体设计以及各个模块的元器件选型与实现方案,完成了主要电路的详细设计、制版及电路调试。最后,分析了康复机器人嵌入式控制软件需求,完成了系统控制软件框架设计,详细设计了安全监控程序、控制模块的AD/DA程序、模糊控制程序、通信模块的串口通信程序,完成了信息存储模块的文件系统FatFS的移植、网络通信的精简协议栈uIP的移植等。
邢科新[9]（2010）在《手功能康复机器人系统若干关键技术研究》文中认为随着偏瘫患者数量的逐年增加,患者运动功能的康复越来越多地引起人们的重视。运动功能的恢复对患者的日常生活能力影响很大,也是康复治疗中难以解决的问题之一,已成为现代康复医学和医疗工程的研究热点。康复机器人技术研究正是在这种需求形式下应运而生的一个崭新的研究领域,涉及到机器人学、康复医学、人体工程学、机械设计、控制理论及计算机科学等众多领域。在国家863课题和自然科学基金的资助下,本文以自行研制的穿戴式手功能康复机器人为基础,对其本体机械结构及控制系统设计、驱动器的建模与控制、人手表面肌电信号的辨识等关键技术展开了深入的研究。本文主要的工作和贡献体现在以下几个方面：分析和比较了现有的手功能康复设备,对人手的结构与功能、手指的运动约束进行了调查,并研究了具有代表性的食指生物力学模型。在此基础上研究了手功能康复机器人的机械结构设计。根据临床康复的需求,考虑穿戴的舒适性,安全性及运动的柔顺性,设计了针对手指多关节运动功能康复的机构。基本的结构采用连杆的外骨骼形式,驱动器选用柔顺性好的气动肌肉。搭建手功能康复机器人控制系统实验平台,并进行了基本的实验研究,验证了机构和控制系统的有效性。同时,还提出了机构改进的方案,为进一步设计真正临床实用化的手功能康复机器人奠定了良好的基础。针对手功能康复机器人的驱动器——气动肌肉所组成的两种不同形式的驱动关节进行了分析和比较,说明气动肌肉扭力弹簧驱动关节是一种有效的驱动形式,非常适合于手功能康复机器人的应用。由于气动肌肉具有很强的时变和非线性特性,难以精确控制,因此,本文对气动肌肉的建模与控制进行了深入的研究。首先通过实验对气动肌肉的“三元素”模型进行了辨识,并在此基础上设计了滑模控制器,考虑到未建模的动力学以及系统存在的不确定的扰动,采用干扰观测器对这些不确定的非线性扰动进行观测,设计了基于非线性扰动观测器的滑模控制器,仿真和实验结果表明当系统存在不确定的建模误差和外部扰动的情况下,设计的控制方法可以保证系统跟踪性能要求。不同的制作工艺和材料特性会导致气动肌肉具有不同的动态特性,为了寻求更为通用和便捷的建模和控制方法,还采用一种新型的递归神经网络——回声神经网络对气动肌肉进行了建模,并基于回声神经网络设计了自适应控制器,通过仿真和实验进行了比较,说明了方法的有效性。表面肌电信号反馈也是手功能康复机器人的一个重要组成部分,可用于康复评价和肌电控制策略中的意图检测,因此,本文也对人手表面肌电信号的辨识进行了较为深入的研究。采集人手做屈肘、伸肘、腕内旋、腕外旋、展拳及握拳六种不同动作时的表面肌电信号,利用离散小波分解提取特征值。针对特征值,采用支持向量机进行了分类,取得了很好的分类效果。通过与神经网络分类器的进一步比较可以发现,支持向量机对小规模样本的分类更加有效,具有同神经网络类似的优点,自动提取分类信息和自动特征选择,且具有更好的泛化能力,容易实施和控制,不会产生神经网络的局部极小和过学习的问题。最后,对全文进行了总结,并指出了下一步需要进行的工作。本博士论文通过深入研究手功能康复机器人系统的若干关键技术问题,为发展面向临床应用的手功能康复机器人系统提供必要的理论依据、实验数据和研究经验。随着研究工作的进一步深入和完善,手功能康复机器人将最终转化为康复产品,为更多的患者提供康复训练,提高他们的康复效果和生活质量,具有积极的学术和实际意义。
胡海燕[10]（2009）在《柔顺膝关节康复器结构及控制技术研究》文中研究指明持续被动运动（Continuous Passive Motion,简称CPM）是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的,虽然可以达到很高的位置精度,但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害;另一方面,被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求,而大量的临床观察和统计表明:术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比,可明显减轻患者疼痛,加快关节功能康复。因此,研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器,具有重要的学术意义和实际应用价值。围绕这一目标,论文完成的主要工作和取得的成果有:（1）论文首次研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性,克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩,实现了膝关节康复器主动训练功能。（2）为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制,对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况,确定了PC机+数据采集卡的控制方法,软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调,满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式,实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。（3）研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型,并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明:康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下,康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s,速度为6°/s,平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主.被动训练相结合的功能要求。所研发的柔顺膝关节康复器实现了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求,同时整个康复器样机结构紧凑,重量轻,具有很好的应用前景。
二、气动肌肉驱动人工关节的建模研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、气动肌肉驱动人工关节的建模研究（论文提纲范文）
（1）面向脑卒中偏瘫患者的下肢康复外骨骼虚拟样机设计与仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 下肢康复外骨骼机器人国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 下肢康复外骨骼机器人相关技术研究现状 |
| 1.3.1 控制策略 |
| 1.3.2 感知系统 |
| 1.3.3 关节结构 |
| 1.4 论文研究思路与组织结构 |
| 1.4.1 研究思路 |
| 1.4.2 组织结构 |
| 第2章 人体下肢生理结构及外骨骼设计要求分析 |
| 2.1 人体下肢生理结构分析 |
| 2.1.1 下肢骨骼结构 |
| 2.1.2 关节自由度分析 |
| 2.2 人体下肢行走运动分析 |
| 2.2.1 人体行走步态分析 |
| 2.2.2 CGA步态分析 |
| 2.3 下肢康复外骨骼设计要求分析 |
| 2.3.1 设计目标研究 |
| 2.3.2 结构设计设计原则 |
| 2.3.3 常见外骨骼结构 |
| 2.3.4 关节设计要求 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 下肢康复外骨骼机构方案设计 |
| 3.1 下肢康复外骨骼整体构型方案设计 |
| 3.1.1 关节自由度的确定 |
| 3.1.2 外骨骼结构尺寸的确定 |
| 3.2 驱动方案选择 |
| 3.2.1 驱动方案对比 |
| 3.2.2 驱动系统初步选型 |
| 3.3 下肢康复外骨骼整机械结构设计 |
| 3.3.1 髋关节的设计 |
| 3.3.2 膝关节的设计 |
| 3.3.3 踝关节的设计 |
| 3.3.4 整体设计 |
| 3.4 结构的强度校核 |
| 3.4.1 有限元分析基本流程 |
| 3.4.2 有限元模型建立 |
| 3.4.3 静力学分析 |
| 3.4.4 优化设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 下肢康复外骨骼运动学和动力学分析 |
| 4.1 基于D-H法的运动学分析 |
| 4.1.1 外骨骼正运动学分析 |
| 4.1.2 外骨骼逆运动学分析 |
| 4.2 外骨骼动力学分析 |
| 4.2.1 动力学分析模型 |
| 4.3 基于ADAMS的运动学与动力学仿真 |
| 4.3.1 虚拟样机建模 |
| 4.3.2 虚拟样机仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 下肢康复外骨骼控制系统设计 |
| 5.1 控制方法选择 |
| 5.2 外骨骼电气系统数学建模 |
| 5.3 控制系统建模与分析 |
| 5.3.1 基于MATLAB/Simulink的控制系统仿真 |
| 5.3.2 基于ADAMS与 MATLAB/Simulink的联合控制仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 下肢康复外骨骼康复功能设计与仿真 |
| 6.1 康复运动轨迹规划 |
| 6.1.1 屈曲抬腿训练轨迹设计与规划 |
| 6.1.2 行走步态训练轨迹 |
| 6.2 康复性能仿真与分析 |
| 6.2.1 实验流程 |
| 6.2.2 实验结果 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
| 致谢 |
（2）人工肌肉驱动的下肢康复外骨骼的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外下肢外骨骼研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文研究内容 |
| 第二章 下肢康复外骨骼结构研究 |
| 2.1 人体下肢分析 |
| 2.1.1 下肢功能解剖学分析 |
| 2.1.2 下肢步行运动分析 |
| 2.2 下肢康复外骨骼结构设计 |
| 2.2.1 外骨骼结构设计要求 |
| 2.2.2 康复自由度分配 |
| 2.2.3 外骨骼总体结构设计 |
| 2.2.4 人工肌肉交叉布置方案选择 |
| 2.2.5 外骨骼的可调节性 |
| 2.3 固定器受力分析 |
| 2.4 部件强度校核 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 气动人工肌肉系统特性研究 |
| 3.1 人工肌肉实验系统设计 |
| 3.1.1 McKibben型气动人工肌肉 |
| 3.1.2 实验平台设计 |
| 3.2 人工肌肉静态特性研究 |
| 3.2.1 等压特性 |
| 3.2.2 等张特性 |
| 3.3 人工肌肉动态特性研究 |
| 3.3.1 系统硬件配置对动态特性的影响 |
| 3.3.2 控制算法对动态特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 下肢康复外骨骼运动学与动力学分析 |
| 4.1 下肢康复外骨骼运动学建模 |
| 4.2 下肢康复外骨骼动力学建模 |
| 4.2.1 拉格朗日方程 |
| 4.2.2 外骨骼动力学模型建立 |
| 4.3 人工肌肉连接点位置布置 |
| 4.3.1 髋关节前后侧人工肌肉的布置 |
| 4.3.2 膝关节前后侧人工肌肉的布置 |
| 4.4 膝关节后侧人工肌肉分离型布置方案分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 下肢康复外骨骼控制系统的设计 |
| 5.1 系统总体方案设计 |
| 5.2 系统硬件设计 |
| 5.2.1 姿态测量模块设计 |
| 5.2.2 足底力测量模块设计 |
| 5.2.3 肌电采集模块设计 |
| 5.2.4 气动阀的选择 |
| 5.2.5 传感器的选择 |
| 5.2.6 主控板设计 |
| 5.3 系统软件设计 |
| 5.3.1 下位机软件设计 |
| 5.3.2 上位机软件设计 |
| 5.4 系统控制策略设计 |
| 5.4.1 PID算法的介绍 |
| 5.4.2 控制策略的设计 |
| 5.4.3 模糊自适应PID控制器的设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 下肢康复外骨骼实验研究 |
| 6.1 样机测试平台搭建 |
| 6.2 姿态测量节点测试 |
| 6.3 外骨骼助力效果测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（3）基于气动人工肌肉的柔性关节建模与控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 气动人工肌肉的发展及应用 |
| 1.2.1 气动人工肌肉简述 |
| 1.2.2 气动人工肌肉的应用 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 气动肌腱特性以及数学模型的研究 |
| 1.3.2 气动伺服控制策略研究 |
| 1.4 本课题的主要内容 |
| 第2章 气动人工肌肉模型研究 |
| 2.1 气动人工肌肉的结构及工作原理 |
| 2.2 气动人工肌肉静动态特性建模 |
| 2.2.1 气动人工肌肉的理想模型 |
| 2.2.2 目前通用的模型 |
| 2.2.3 气动人工肌肉的动态特性研究 |
| 2.3 气动人工肌肉三元素模型 |
| 2.3.1 三元素模型理论研究 |
| 2.3.2 气动肌肉模型的辨识 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 控制系统研究 |
| 3.1 柔性关节工作原理 |
| 3.2 气动回路原理及设计 |
| 3.2.1 气动回路的工作原理 |
| 3.2.2 比例压力阀的选型 |
| 3.2.3 比例压力阀的压力-流量方程 |
| 3.3 控制系统设计 |
| 3.3.1 控制系统工作原理 |
| 3.3.2 控制元器件选型 |
| 3.4 柔性关节建模 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 柔性关节控制方法研究 |
| 4.1 柔性关节滑模控制 |
| 4.1.1 滑模控制算法 |
| 4.1.2 滑模控制器设计 |
| 4.2 柔性关节角度伺服系统控制仿真 |
| 4.2.1 PID控制仿真 |
| 4.2.2 滑模控制仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 柔性关节实验研究 |
| 5.1 实验系统设计 |
| 5.2 实验研究 |
| 5.2.1 PID控制器实验研究 |
| 5.2.2 SMC控制器实验研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）人工腿仿生设计及气动人工肌肉（PMA）实验建模研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题的提出 |
| 1.2.1 仿人机器人的国外研究现状 |
| 1.2.2 仿人机器人的国内研究现状 |
| 1.2.3 气动人工肌肉的发展历史 |
| 1.2.4 气动人工肌肉国内外研究现状 |
| 1.3 课题研究意义、内容及方法 |
| 1.3.1 课题的研究意义与目的 |
| 1.3.2 主要研究内容与方法 |
| 第2章 人工腿的机械系统设计 |
| 2.1 人体下肢生理结构及运动机理 |
| 2.2 人工腿的结构设计 |
| 2.2.1 髋关节的结构设计 |
| 2.2.2 膝关节的结构设计 |
| 2.2.3 踝关节的结构设计 |
| 2.3 驱动方案的选择 |
| 2.4 气动人工肌肉的型号选择 |
| 2.5 人工腿控制系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 气动人工肌肉实验平台搭建及性能测试实验 |
| 3.1 性能测试实验平台的搭建 |
| 3.1.1 实验方案的设计 |
| 3.1.2 实验材料的选择 |
| 3.1.3 试验台结构设计 |
| 3.2 气动人工肌肉性能测试实验 |
| 3.2.1 等压特性实验 |
| 3.2.2 等长特性实验 |
| 3.2.3 等载特性实验 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 气动人工肌肉数学建模 |
| 4.1 气动人工肌肉模型的选择 |
| 4.2 实验数据处理 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 驱动关节建模及人工.腿虚拟样机的联合仿真 |
| 5.1 气动人工肌肉驱动关节的静态模型 |
| 5.1.1 驱动关节原理 |
| 5.1.2 驱动关节动力学分析 |
| 5.2 气动人工肌肉驱动关节的动态模型 |
| 5.2.1 气动人工肌肉充气过程的动态模型 |
| 5.2.2 气动人工肌肉放气过程的动态模型 |
| 5.3 虚拟样机联合仿真平台的搭建 |
| 5.3.1 虚拟样机联合仿真概述 |
| 5.3.2 联合仿真平台的搭建过程 |
| 5.4 人工腿虚拟样机的联合仿真 |
| 5.4.1 PID控制原理 |
| 5.4.2 PID控制仿真分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）基于气动复合弹性体柔性关节机械手研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 柔性机械手国内外研究现状 |
| 1.1.1 柔性机械手分类 |
| 1.1.2 机械手抓取规划与控制研究现状 |
| 1.2 人工肌肉与柔性关节国内外研究现状 |
| 1.2.1 人工肌肉国外发展现状 |
| 1.2.2 柔性关节国内发展现状 |
| 1.3 课题研究意义 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 气动复合弹性体柔性关节理论与实验研究 |
| 2.1 旋伸型气动人工肌肉 |
| 2.1.1 旋伸型气动人工肌肉结构 |
| 2.1.2 旋伸型人工肌肉力学特性 |
| 2.1.3 实验分析 |
| 2.2 气动单向弯曲柔性关节 |
| 2.2.1 单向弯曲关节结构与工作原理 |
| 2.2.2 单向弯曲关节性能研究 |
| 2.2.3 单向弯曲关节实验分析 |
| 2.3 气动多向弯曲柔性关节 |
| 2.3.1 多向弯曲关节结构与工作原理 |
| 2.3.2 多向弯曲关节静力学模型 |
| 2.3.3 多向弯曲关节实验研究 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 柔性手指结构功能与夹持力研究 |
| 3.1 柔性手指结构功能 |
| 3.1.1 食指等四指结构功能 |
| 3.1.2 大拇指结构功能 |
| 3.2 柔性手指运动学建模 |
| 3.2.1 其余四指运动学方程 |
| 3.2.2 大拇指运动学方程 |
| 3.2.3 柔性手指运动学仿真 |
| 3.2.4 手指运动姿态实验 |
| 3.3 柔性手指夹持能力理论研究 |
| 3.3.1. 接触点几何位置分析 |
| 3.3.2 手指夹持力分析 |
| 3.3.3 手指夹持能力实验研究 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 仿人柔性五指机械手结构功能与运动学研究 |
| 4.1 仿人柔性五指机械手结构功能 |
| 4.1.1 柔性五指机械手结构 |
| 4.1.2 仿人柔性五指机械手功能确定 |
| 4.2 仿人柔性五指机械手运动学研究 |
| 4.2.1 柔性五指机械手运动学模型 |
| 4.2.2 柔性五指机械手运动仿真 |
| 4.3 柔性五指机械手运动姿态实验 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 柔性手指动力学研究与机械手抓取实验 |
| 5.1 柔性手指动力学性能研究 |
| 5.1.1 人工肌肉动力学方程 |
| 5.1.2 关节动力学方程 |
| 5.1.3 手指动力学方程 |
| 5.2 气动柔性关节与手指动力学实验研究 |
| 5.2.1 双体人工肌肉动力学实验 |
| 5.2.2 单向弯曲关节动力学实验 |
| 5.2.3 多向弯曲关节动力学实验 |
| 5.2.4 气动柔性手指动力学实验 |
| 5.2.5 固有频率理论与实验分析 |
| 5.3 柔性机械手抓取策略 |
| 5.3.1 机械手抓取过程 |
| 5.3.2 抓取方式选择 |
| 5.3.3 接触点位置确定 |
| 5.4 机械手抓取实验 |
| 5.4.1 气动实验平台 |
| 5.4.2 机械手控制系统 |
| 5.4.3 机械手抓取实验 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及参与的主要科研项目 |
| 致谢 |
（6）气动人工肌肉关节的滑模变结构控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 气动人工肌肉的研究现状 |
| 1.2.1 气动人工肌肉发展历程 |
| 1.2.2 气动人工肌肉建模的研究 |
| 1.3 全文的内容安排 |
| 第二章 气动人工肌肉建模 |
| 2.1 气动人工肌肉的工作原理 |
| 2.2 气动肌肉的静态特性 |
| 2.3 气动肌肉的动态特性 |
| 第三章 气动人工关节 |
| 3.1 气动人工关节工作原理 |
| 3.2 气动人工关节静态模型 |
| 3.3 气动人工关节动态模型 |
| 第四章 气动人工肌肉关节的滑模变结构控制 |
| 4.1 滑模变结构控制的定义与应用 |
| 4.2 滑模变结构控制设计的基本方法 |
| 4.3 切换函数的设计 |
| 4.4 气动肌肉系统滑模变结构控制器的设计 |
| 4.5 气动人工肌肉控制系统仿真 |
| 结论 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（7）双向主动弯曲气动柔性关节及其在机械手中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究意义 |
| 1.2 仿生机器人研究现状 |
| 1.2.1 仿人机器人 |
| 1.2.2 仿生物机器人 |
| 1.3 柔性关节及柔性机械手研究现状 |
| 1.3.1 电机驱动柔性关节及其应用 |
| 1.3.2 流体驱动柔性关节及其应用 |
| 1.3.3 功能材料驱动柔性关节 |
| 1.4 气动人工肌肉的研究现状与分析 |
| 1.4.1 径向膨胀型气动人工肌肉 |
| 1.4.2 轴向膨胀型人工肌肉 |
| 1.4.3 三自由度微型柔性驱动器 |
| 1.4.4 回转型气动柔性驱动器 |
| 1.4.5 弯曲型人工肌肉 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 伸长型气动人工肌肉的结构和力学性能研究 |
| 2.1 伸长型气动人工肌肉结构原理 |
| 2.1.1 气动人工肌肉的结构功能 |
| 2.1.2 人工肌肉轴向膨胀变形的工作机理 |
| 2.1.3 主要弹性元件的材料选择和弹性常数确定 |
| 2.1.4 肌肉工作截面几何非线性分析 |
| 2.2 气动人工肌肉力学性能理论研究 |
| 2.2.1 弹簧约束下橡胶管膨胀大变形非线性理论研究 |
| 2.2.2 人工肌肉轴向非线性变形静力学模型 |
| 2.2.3 人工肌肉抗弯刚度数学模型的建立 |
| 2.2.4 人工肌肉轴向变参数动力学模型的建立 |
| 2.2.5 内腔气压作用下人工肌肉的主动扭转变形 |
| 2.2.6 人工肌肉轴向驱动力特性 |
| 2.3 气动人工肌肉力学特性的实验研究 |
| 2.3.1 约束结构和气压对肌肉轴向变形的影响 |
| 2.3.2 外力矩对人工肌肉弯曲变形的影响 |
| 2.3.3 气压作用下人工肌肉的主动扭转实验 |
| 2.3.4 人工肌肉轴向驱动力特性实验 |
| 2.4 双体人工肌肉的研究 |
| 2.4.1 双体人工肌肉的结构特点 |
| 2.4.2 双环双向圆柱螺旋弹簧力学特性有限元分析 |
| 2.4.3 双体人工肌肉变形和力学特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 双向主动弯曲气动柔性关节理论与实验研究 |
| 3.1 双向主动弯曲柔性关节结构原理 |
| 3.1.1 关节的结构柔性分析 |
| 3.1.2 柔性关节双向主动弯曲的工作原理 |
| 3.1.3 影响柔性关节工作范围的因素 |
| 3.2 双向弯曲柔性关节静力学模型的建立 |
| 3.2.1 并联肌肉柔性关节轴向组合变形数学模型 |
| 3.2.2 柔性关节主动弯曲变形理论研究 |
| 3.2.3 关节弯曲的几何约束条件 |
| 3.3 双向弯曲柔性关节动力学特性理论研究 |
| 3.3.1 关节轴向变参数动力学模型与固有频率 |
| 3.3.2 关节弯曲变参数动力学模型与固有频率变化区间 |
| 3.3.3 关节弯曲变形与轴向运动的动力学耦合 |
| 3.4 柔性关节轴向变形和弯曲变形实验探析 |
| 3.4.1 实验装置及实验方法 |
| 3.4.2 关节变形实验数据与理论曲线对比 |
| 3.4.3 关节结构对关节变形的影响实验 |
| 3.4.4 柔性关节弯曲变形与运动形态的综合实验 |
| 3.5 双向弯曲柔性关节运动状态的控制方法和动态实验 |
| 3.5.1 柔性关节电气控制系统原理 |
| 3.5.2 关节运动形态控制方法 |
| 3.5.3 柔性关节变形运动动态响应实验分析 |
| 3.5.4 关节驱动力控制 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 五指柔性机械手结构原理与运动位姿控制 |
| 4.1 柔性机械手结构确立与功能研究 |
| 4.1.1 柔性机械手结构方案与功能对比 |
| 4.1.2 三关节柔性手指的结构特征 |
| 4.1.3 五指柔性机械手结构布局 |
| 4.2 影响机械手工作范围的几何因素分析 |
| 4.2.1 影响机械手抓取物体最大尺寸的因素 |
| 4.2.2 机械手抓取物体最小尺寸的影响因素 |
| 4.3 柔性机械手抓取和手指位姿理论研究 |
| 4.3.1 手指和关节正屈时位姿数学模型建立 |
| 4.3.2 柔性关节反伸变形时齐次坐标变换矩阵 |
| 4.3.3 柔性关节横向内收变形时齐次坐标变换矩阵 |
| 4.3.4 柔性关节外展变形时齐次坐标变换矩阵 |
| 4.3.5 机械手手指特征点坐标计算方法 |
| 4.4 五指柔性机械手运动位姿仿真 |
| 4.4.1 正屈抓取机械手运动位姿 |
| 4.4.2 手指反伸位姿仿真 |
| 4.4.3 两指横摆夹持机械手位姿仿真 |
| 4.4.4 四指横摆夹持位姿特征 |
| 4.5 柔性机械手位姿实验和抓取实物分析 |
| 4.5.1 双关节手指位姿实验 |
| 4.5.2 三关节手指位姿实验 |
| 4.5.3 五指柔性机械手位姿实验研究 |
| 4.5.4 柔性机械手抓取实物实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 柔性机械手抓取能力实验研究与控制系统结构 |
| 5.1 柔性手指弯曲夹持能力与动态实验 |
| 5.1.1 单关节手指弯曲夹持力实验 |
| 5.1.2 关节手指夹持物体受力分析 |
| 5.1.3 三关节手指夹持力实验研究 |
| 5.1.4 手指弯曲夹持力动态实验与控制方法对比 |
| 5.2 指柔性机械手抓取模式与控制要求 |
| 5.2.1 通过手指正屈抓取物体 |
| 5.2.2 利用手指反伸实现操作 |
| 5.2.3 通过手指横摆夹持物体 |
| 5.2.4 手指弯摆复合实现操作 |
| 5.3 柔性机械手气压控制系统 |
| 5.3.1 机械手气压控制系统原理 |
| 5.3.2 气压控制系统组成 |
| 5.3.3 抓取功能控制要求与气压系统控制方案 |
| 5.4 五指柔性机械手电气控制系统 |
| 5.4.1 电气控制系统原理 |
| 5.4.2 控制系统硬件 |
| 5.4.3 机械手控制策略 |
| 5.4.4 控制系统软件结构 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及参与的主要科研项目 |
| 致谢 |
（8）气动肌肉驱动的康复机器人控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的来源、目的和意义 |
| 1.2 气动人工肌肉概述 |
| 1.3 国内外研究概况 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 2 气动肌肉静态特性与关节模型 |
| 2.1 气动肌肉静态特性研究 |
| 2.2 气动肌肉驱动的康复机器人关节特性研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 关节位置模糊控制 |
| 3.1 模糊控制器的设计基础 |
| 3.2 康复机器人单关节位置模糊控制器设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 嵌入式控制系统的硬件设计 |
| 4.1 处理器选型及硬件总体设计 |
| 4.2 最小系统硬件设计 |
| 4.3 AD 模块硬件设计 |
| 4.4 DA 模块硬件设计 |
| 4.5 人机界面硬件设计 |
| 4.6 存储模块硬件设计 |
| 4.7 通信模块硬件设计 |
| 4.8 PCB 抗干扰设计 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 嵌入式控制系统的软件设计 |
| 5.1 开发环境简介 |
| 5.2 系统初始化 |
| 5.3 运动控制软件设计 |
| 5.4 人机界面的软件设计 |
| 5.5 存储模块的软件设计 |
| 5.6 通信模块软件设计 |
| 5.7 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1 攻读硕士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 嵌入式控制系统原理图 |
| 附录3 嵌入式控制系统实物图 |
（9）手功能康复机器人系统若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 英文缩写全称对照表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 手功能康复机器人的机构设计 |
| 1.3 气动肌肉的建模与控制 |
| 1.4 肌电辨识的研究 |
| 1.5 本文的研究任务及主要内容 |
| 2 手功能康复机器人机构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 人手的结构与功能 |
| 2.3 手指生物力学模型 |
| 2.4 机构设计需求分析 |
| 2.5 机构设计 |
| 2.6 机构的改进 |
| 2.7 小结 |
| 3 手功能康复机器人控制系统设计及实验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 控制系统设计 |
| 3.3 控制算法及实验 |
| 3.4 小结 |
| 4 气动肌肉及其驱动方式 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 气动肌肉的应用 |
| 4.3 气动肌肉的驱动方式 |
| 4.4 两种驱动方式的建模 |
| 4.5 滑模控制 |
| 4.6 仿真 |
| 4.7 小结 |
| 5 气动肌肉的三元素模型辨识与滑模控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 气动肌肉模型的辨识 |
| 5.3 气动肌肉的滑模控制 |
| 5.4 基于干扰观测器的气动肌肉滑模控制 |
| 5.5 仿真与实验 |
| 5.6 小结 |
| 6 基于回声神经网络的气动肌肉建模与控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 回声神经网络 |
| 6.3 基于回声神经网络的气动肌肉建模 |
| 6.4 基于ESN的控制器设计 |
| 6.5 仿真与实验 |
| 6.6 小结 |
| 7 人手运动表面肌电辨识研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 肌电信号数据采集 |
| 7.3 肌电信号特征提取 |
| 7.4 肌电信号分类器设计 |
| 7.5 分类结果与讨论 |
| 7.6 小结 |
| 8 全文总结 |
| 8.1 论文取得的研究成果 |
| 8.2 下一步研究工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ 攻读博士期间发表的主要论文 |
| 附录Ⅱ 公开发表的学术论文与博士学位论文的关系 |
（10）柔顺膝关节康复器结构及控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外在膝关节康复器械方面的研究现状 |
| 1.2.1 卧式CPM机 |
| 1.2.2 立式下肢辅助康复机构 |
| 1.3 有待解决的问题 |
| 1.4 论文的主要研究工作 |
| 2 柔顺膝关节康复器总体结构研究 |
| 2.1 柔顺膝关节康复器的基本功能要求 |
| 2.2 总体结构方案 |
| 2.2.1 方案Ⅰ |
| 2.2.2 方案Ⅱ |
| 2.2.3 方案Ⅲ |
| 2.2.4 方案比较与选择 |
| 2.3 柔顺膝关节康复器结构设计 |
| 2.3.1 柔顺膝关节康复器工作原理 |
| 2.3.2 具体结构设计要求 |
| 2.3.3 各主要部件的机械结构设计 |
| 2.4 小结 |
| 3 柔顺膝关节康复器控制系统的设计 |
| 3.1 硬件控制系统的实现 |
| 3.1.1 控制方案的选择 |
| 3.1.2 控制系统的工作原理 |
| 3.1.3 气动回路的设计 |
| 3.1.4 控制回路的设计 |
| 3.2 软件控制系统的实现 |
| 3.3 小结 |
| 4 柔顺膝关节康复器数学建模研究 |
| 4.1 气动人工肌肉的基本模型 |
| 4.1.1 气动人工肌肉的驱动原理 |
| 4.1.2 气动人工肌肉的静态驱动模型 |
| 4.2 气缸的输出力模型 |
| 4.3 柔顺膝关节康复器的数学模型 |
| 4.3.1 膝关节的转角和康复器的驱动力之间的关系 |
| 4.3.2 膝关节的转角与气缸的工作压力之间的关系 |
| 4.3.3 膝关节的转角和驱动器的位移之间的关系 |
| 4.4 柔顺膝关节康复器的运动学仿真 |
| 4.5 小结 |
| 5 柔顺膝关节康复器的试验研究 |
| 5.1 柔顺膝关节康复器特性试验 |
| 5.1.1 柔顺膝关节康复器测试程序的实现 |
| 5.1.2 柔顺膝关节康复器特性测试结果及分析 |
| 5.2 柔顺膝关节康复器周期运动的控制试验研究 |
| 5.2.1 LabVIEW控制程序的实现 |
| 5.2.2 被动运动试验结果 |
| 5.2.3 主动运动试验结果 |
| 5.3 小结 |
| 6 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、气动肌肉驱动人工关节的建模研究（论文参考文献）
- [1]面向脑卒中偏瘫患者的下肢康复外骨骼虚拟样机设计与仿真[D]. 张语萱. 浙江大学, 2020(08)
- [2]人工肌肉驱动的下肢康复外骨骼的研究[D]. 何崇伟. 东南大学, 2018(05)
- [3]基于气动人工肌肉的柔性关节建模与控制研究[D]. 闫超. 东北大学, 2015(12)
- [4]人工腿仿生设计及气动人工肌肉（PMA）实验建模研究[D]. 翁宁. 东北大学, 2014(08)
- [5]基于气动复合弹性体柔性关节机械手研究[D]. 刘晓敏. 吉林大学, 2013(08)
- [6]气动人工肌肉关节的滑模变结构控制[D]. 高聪聪. 青岛大学, 2012(01)
- [7]双向主动弯曲气动柔性关节及其在机械手中的应用[D]. 耿德旭. 吉林大学, 2011(10)
- [8]气动肌肉驱动的康复机器人控制系统设计[D]. 王建. 华中科技大学, 2011(07)
- [9]手功能康复机器人系统若干关键技术研究[D]. 邢科新. 华中科技大学, 2010(11)
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