本書著力體現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)和生命本體的深度融合,強(qiáng)調(diào)人體運(yùn)動(dòng)能量的收集與精準(zhǔn)管理,探索人體運(yùn)動(dòng)能量在生命體與機(jī)械體之間的產(chǎn)生、存儲(chǔ)和釋放機(jī)理,通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)感知匹配,構(gòu)建生機(jī)一體的能量精準(zhǔn)收集與遷移系統(tǒng),提出基于人體下肢膝關(guān)節(jié)做功的能量收集與跨肢體能量遷移方法,在人體運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)功能增強(qiáng)或者功能代償。
本書可供機(jī)器人工程、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)與康復(fù)醫(yī)學(xué)工程、康復(fù)醫(yī)療器械開發(fā)、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的科研工作者和相關(guān)工程技人員閱讀使用,也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的教學(xué)參考書。
第1章 緒論001
1.1 引言001
1.2 研究背景和意義001
1.3 人體能量收集與存儲(chǔ)機(jī)理004
1.3.1 人體能量代謝機(jī)理004
1.3.2 人體能量收集方式與原理008
1.3.3 人體能量存儲(chǔ)方式與原理009
1.4 人體運(yùn)動(dòng)能量收集研究現(xiàn)狀010
1.4.1 振動(dòng)式能量收集器研究現(xiàn)狀010
1.4.2 電磁感應(yīng)式能量收集器研究現(xiàn)狀011
1.4.3 壓電感應(yīng)式能量收集器研究現(xiàn)狀014
1.4.4 摩擦發(fā)電式能量收集器研究現(xiàn)狀015
1.5 人體能量遷移研究現(xiàn)狀018
1.5.1 上肢能量遷移研究現(xiàn)狀019
1.5.2 下肢能量遷移研究現(xiàn)狀020
1.6 穿戴式下肢康復(fù)外骨骼研究021
1.7 現(xiàn)有研究中存在的主要問題023
1.8 本書主要研究?jī)?nèi)容024
參考文獻(xiàn)026
第2章 人體下肢能量收集方法研究034
2.1 引言034
2.2 人體下肢運(yùn)動(dòng)特性分析035
2.2.1 人體肌骨模型研究036
2.2.2 人體下肢步態(tài)研究037
2.2.3 人體下肢關(guān)節(jié)做功研究046
2.3 人體下肢能量收集原理與方法049
2.3.1 收集原理049
2.3.2 收集方法051
2.4 患者受損步態(tài)與運(yùn)動(dòng)康復(fù)需求分析054
2.4.1 偏癱步態(tài)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)055
2.4.2 康復(fù)訓(xùn)練方法策略056
2.4.3 康復(fù)訓(xùn)練階段058
2.4.4 康復(fù)訓(xùn)練治療的作用060
2.4.5 康復(fù)訓(xùn)練研究任務(wù)061
2.4.6 康復(fù)訓(xùn)練現(xiàn)存問題061
2.5 行走數(shù)據(jù)采集與下肢運(yùn)動(dòng)仿真研究063
2.5.1 行走數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)063
2.5.2 下肢運(yùn)動(dòng)仿真分析074
2.6 人體下肢力學(xué)模型與人機(jī)交互機(jī)理099
2.6.1 人體下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析103
2.6.2 人機(jī)交互機(jī)理與力學(xué)分析118
2.7 本章小結(jié)129
參考文獻(xiàn)130
第3章 人體跨肢體能量遷移方法研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)135
3.1 引言135
3.2 人體能量遷移方法研究136
3.2.1 能量流動(dòng)理論136
3.2.2 能量遷移方法136
3.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)139
3.3.1 擺動(dòng)凸輪式傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)142
3.3.2 端齒離合式傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)148
3.4 人體穿戴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)157
3.5 人機(jī)交互感知識(shí)別方法165
3.5.1 位置姿態(tài)測(cè)試研究166
3.5.2 足底壓力測(cè)試研究190
3.5.3 肌電信號(hào)測(cè)試研究192
3.6 人機(jī)交互控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)196
3.6.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)196
3.6.2 控制系統(tǒng)測(cè)試201
3.7 本章小結(jié)204
參考文獻(xiàn)205
第4章 人體下肢能量收集與遷移系統(tǒng)特性研究209
4.1 引言209
4.2 平面蝸卷彈簧力學(xué)模型210
4.2.1 平面蝸卷彈簧應(yīng)力分析215
4.2.2 平面蝸卷彈簧儲(chǔ)能分析218
4.3 平面蝸卷彈簧儲(chǔ)能研究220
4.3.1 平面蝸卷彈簧柔性體模型構(gòu)建220
4.3.2 平面蝸卷彈簧有限元仿真分析221
4.4 傳動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)建模與分析227
4.4.1 繩索傳動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建227
4.4.2 人機(jī)耦合振動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建232
4.4.3 傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真研究234
4.4.4 人機(jī)耦合動(dòng)力學(xué)仿真研究239
4.5 本章小結(jié)241
參考文獻(xiàn)243
第5章 人體下肢能量收集與遷移系統(tǒng)測(cè)試評(píng)價(jià)244
5.1 引言244
5.2 人體能量傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試與評(píng)價(jià)245
5.3 人體能量收集存儲(chǔ)性能測(cè)試與評(píng)價(jià)247
5.4 人體穿戴實(shí)驗(yàn)測(cè)試與評(píng)價(jià)248
5.4.1 位置姿態(tài)測(cè)試與分析249
5.4.2 肌電信號(hào)測(cè)試與分析254
5.4.3 足底壓力測(cè)試與分析266
5.5 本章小結(jié)275
參考文獻(xiàn)276
第6章 總結(jié)與展望278
6.1 研究工作總結(jié)278
6.2 本書創(chuàng)新點(diǎn)281
6.3 現(xiàn)有研究的不足與展望282
6.4 未來可能的研究方向283
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