仿人型假手及其生机交互控制PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1仿人型假手的发展历程 1

1.2仿人型假手的代表性成果 3

1.3仿人型假手的驱动 8

1.4仿人型假手的感知 10

1.5仿人型假手的生机交互 13

1.5.1神经控制 14

1.5.2感知反馈 22

1.5.3小结 25

知识拓展 26

本章小结 27

参考文献 28

第2章 人手解剖学及其功能 40

2.1人手的运动功能 40

2.1.1人手骨骼的结构 40

2.1.2人手运动的特点 40

2.1.3人手的自由度 42

2.1.4人手骨关节功能解剖学 43

2.2人手功能性肌肉分布 45

2.2.1拇指功能性肌肉 46

2.2.2其余4指功能性肌肉 47

2.2.3前臂功能性肌肉 49

2.3人手的感知功能 50

2.4人手的神经控制及感知反馈回路 51

2.4.1肌肉的神经支配 51

2.4.2人手皮肤感觉神经分布 51

2.4.3人手感知反馈回路 52

2.5人手的基本抓取及运动模式 53

知识拓展 57

本章小结 58

参考文献 58

第3章 仿人型假手的驱动和机构 62

3.1欠驱动和耦合驱动 62

3.2 HITAPH Ⅲ的欠驱动机构 63

3.2.1假手的总体结构 63

3.2.2假手4指机构设计 64

3.2.3拇指机构设计 66

3.2.4欠驱动假手的运动学分析 70

3.3 HITAPH Ⅳ的耦合驱动机构 77

3.3.1假手的总体结构 77

3.3.2假手4指机构设计 79

3.3.3拇指机构设计 79

3.3.4耦合假手的静力学及动力学分析 82

3.4拟人性及外观设计 89

知识拓展 91

本章小结 92

参考文献 92

第4章 仿人型假手的电气系统 94

4.1驱动单元的模块化 94

4.2感知系统的集成化 95

4.2.1位置感知器 96

4.2.2力矩感知器 97

4.2.3触觉感知器 98

4.3控制系统的层次化 105

4.3.1运动控制单元 106

4.3.2人机交互控制单元 110

知识拓展 111

本章小结 112

参考文献 113

第5章 仿人型假手的运动控制 114

5.1手指关节位置控制 114

5.1.1非线性跟踪微分器 115

5.1.2扩张状态观测器 117

5.1.3非线性PID控制器 120

5.1.4自抗扰控制器 121

5.2手指阻抗控制 123

5.2.1阻抗控制结构 124

5.2.2基于位置的阻抗控制 124

5.2.3基于力的阻抗控制 125

5.2.4基于自抗扰位置控制器的阻抗控制 126

5.3自适应阻抗力跟踪控制 127

5.3.1环境接触模型 128

5.3.2阻抗力跟踪 129

5.3.3广义动量扰动观测器 130

5.3.4动力学参数的等效转化 131

5.3.5间接自适应参数估计 132

5.3.6模糊PD位置控制器 133

5.4假手控制实验 135

5.4.1轨迹跟踪实验 135

5.4.2阻抗控制实验 136

5.4.3自适应阻抗力跟踪控制实验 137

知识拓展 139

本章小结 141

参考文献 141

第6章 假手生机交互——姿态控制 144

6.1手部姿态的规划 144

6.1.1正常人手的自由度 144

6.1.2人手自由度简化及模式规划 144

6.2基于稳态肌电的人手姿态识别 146

6.2.1稳态肌电信号的采集 147

6.2.2肌电特征提取及分类 149

6.3.3姿态模式识别 151

6.3基于复合决策的人手动作识别 152

6.3.1复合决策规则 152

6.3.2阈值控制 154

6.4 EMG动态训练范式 154

6.4.1复合决策的实验验证 155

6.4.2波动式动态训练方法 157

6.5假手姿态肌电控制实验 159

6.5.1虚拟假手控制实验 159

6.5.2嵌入式假手控制实验 160

6.5.3截肢患者实验 162

知识拓展 165

本章小结 167

参考文献 167

第7章 假手生机交互——抓取控制 173

7.1基于肌电的分层控制策略 173

7.2信号采集及预处理 175

7.2.1力信号的采集及预处理 175

7.2.2肌电信号的采集 175

7.2.3肌电信号的融合 177

7.2.4特征提取及选择 178

7.2.5实验设置 179

7.3基于肌电的抓取模式识别 180

7.4基于肌电的抓取力预测 181

7.4.1抓取力预测模型的建立 181

7.4.2多变量参数优化 182

7.4.3算法的在线实现 184

7.4.4抓取力预测结果 184

7.5抓取力预测方法的适应性及实用性分析 188

7.6基于肌电的多指抓取实验 189

7.6.1抓取力分配 189

7.6.2骨骼算法计算抓取点 191

7.6.3 3指抓取实验及结果 192

知识拓展 193

本章小结 197

参考文献 197

第8章 假手生机交互——电刺激反馈 200

8.1电刺激感知反馈原理 200

8.2电刺激感知反馈通道 202

8.2.1电刺激器 202

8.2.2电刺激电极 205

8.2.3电刺激反馈参数 206

8.3肌电控制与电刺激反馈 210

8.3.1电刺激反馈干扰的抑制 210

8.3.2假手控制双向信息交互 213

8.4基于电刺激的假手握力感知反馈实验 216

8.5仿生假手交互控制抓取实验 217

8.5.1无视觉反馈下的物体抓取实验 217

8.5.2易碎物体抓取实验 220

知识扩展 221

本章小结 225

参考文献 225

名词索引 229