康復(fù)機器人關(guān)鍵技術(shù) 安全控制

第1章  緒論   1
1.1  國內(nèi)外下肢康復(fù)機器人研究現(xiàn)狀   1
1.1.1  國外下肢康復(fù)機器人研究現(xiàn)狀   1
1.1.2  國內(nèi)下肢康復(fù)機器人研究現(xiàn)狀   4
1.2  不確定康復(fù)訓(xùn)練機器人跟蹤控制的研究現(xiàn)狀   5
1.3  狀態(tài)受限康復(fù)訓(xùn)練機器人跟蹤控制的研究現(xiàn)狀   6
1.4  康復(fù)機器人運動速度決策的研究現(xiàn)狀   7
1.5  康復(fù)機器人人機相互作用跟蹤控制的研究現(xiàn)狀   8
1.6  本書的主要成果   9
參考文獻   11
第2章  康復(fù)機器人數(shù)學(xué)模型   17
2.1  康復(fù)機器人結(jié)構(gòu)   17
2.2  康復(fù)機器人人機系統(tǒng)偏移的運動學(xué)模型   18
2.3  康復(fù)機器人人機系統(tǒng)偏移的動力學(xué)模型   20
2.4  康復(fù)機器人具有電機驅(qū)動環(huán)節(jié)的動力學(xué)模型   22
2.5  本章小結(jié)   25
參考文獻   26
第3章  康復(fù)機器人執(zhí)行器故障的安全跟蹤控制   27
3.1  非線性冗余輸入系統(tǒng)描述   27
3.2  康復(fù)機器人冗余輸入模型   28
3.3  康復(fù)機器人魯棒非脆弱安全控制   30
3.3.1  魯棒非脆弱控制器的設(shè)計   30
3.3.2  穩(wěn)定性分析   31
3.3.3  仿真結(jié)果   33
3.4  康復(fù)機器人自適應(yīng)魯棒輸入約束安全控制   36
3.4.1  自適應(yīng)魯棒安全控制器的設(shè)計   36
3.4.2  輸入約束自適應(yīng)魯棒安全控制器的設(shè)計   38
3.4.3  穩(wěn)定性分析   39
3.4.4  仿真結(jié)果   42
3.5  康復(fù)機器人獨立于康復(fù)者質(zhì)量的魯棒安全控制   48
3.5.1  獨立于康復(fù)者質(zhì)量的特性分析   48
3.5.2  魯棒安全控制器的設(shè)計及穩(wěn)定性分析   49
3.5.3  仿真結(jié)果   52
3.6  本章小結(jié)   55
參考文獻   55
第4章  康復(fù)機器人各軸運動速度直接約束的安全控制   57
4.1  康復(fù)機器人各軸跟蹤誤差系統(tǒng)描述   58
4.2  各軸速度直接約束安全控制   59
4.2.1  安全控制器的設(shè)計   59
4.2.2  仿真分析   62
4.3  各軸速度直接約束保性能安全控制   64
4.3.1  非脆弱保性能安全控制器的設(shè)計   64
4.3.2  仿真分析   70
4.4  各軸速度與加速度同時直接約束的安全控制   74
4.4.1  康復(fù)機器人不確定各軸跟蹤誤差系統(tǒng)描述   74
4.4.2  速度和加速度同時約束的控制器設(shè)計   77
4.4.3  仿真分析   80
4.5  本章小結(jié)   83
參考文獻   83
第5章  康復(fù)機器人具有安全速度性能的跟蹤控制   85
5.1  康復(fù)機器人安全速度性能補償跟蹤控制   86
5.1.1  安全速度性能的描述   86
5.1.2  Backstepping安全速度性能補償控制器的設(shè)計   86
5.1.3  穩(wěn)定性分析   88
5.1.4  仿真結(jié)果   89
5.2  康復(fù)機器人安全速度性能迭代學(xué)習(xí)控制   93
5.2.1  人機不確定康復(fù)機器人系統(tǒng)描述   93
5.2.2  安全速度模型預(yù)測方法   93
5.2.3  安全速度性能自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制器的設(shè)計   95
5.2.4  穩(wěn)定性分析   96
5.2.5  仿真分析   98
5.3  本章小結(jié)   102
參考文獻   103
第6章  康復(fù)機器人軌跡跟蹤誤差約束的安全控制   105
6.1  最優(yōu)軌跡跟蹤誤差安全預(yù)測控制   106
6.1.1  康復(fù)機器人預(yù)測模型的描述   106
6.1.2  安全預(yù)測控制   108
6.2  康復(fù)機器人安全運動軌跡跟蹤控制   109
6.2.1  安全運動軌跡的描述   109
6.2.2  跟蹤誤差約束的安全運動軌跡控制   112
6.2.3  仿真分析   116
6.3  本章小結(jié)   120
參考文獻   120
第7章  康復(fù)機器人軌跡和速度同時跟蹤的安全控制   123
7.1  康復(fù)機器人的安全預(yù)測控制   124
7.1.1  康復(fù)機器人的預(yù)測模型   124
7.1.2  任意初始位置安全預(yù)測控制器的設(shè)計   125
7.1.3  仿真分析   128
7.2  康復(fù)機器人非脆弱安全預(yù)測控制   132
7.2.1  非脆弱安全預(yù)測控制器的設(shè)計   132
7.2.2  穩(wěn)定性分析   136
7.2.3  仿真分析   137
7.3  康復(fù)機器人速度和軌跡同時跟蹤的解耦安全控制   143
7.3.1  輸入輸出線性化解耦模型   143
7.3.2  安全控制器設(shè)計與穩(wěn)定性分析   146
7.3.3  仿真分析   147
7.4  本章小結(jié)   148
參考文獻   149
第8章  康復(fù)機器人抑制人機作用力的安全控制   151
8.1  康復(fù)機器人人機作用力的安全預(yù)測控制   151
8.1.1  基于冗余結(jié)構(gòu)特征的人機作用力觀測   151
8.1.2  最優(yōu)軌跡跟蹤預(yù)測控制器的設(shè)計   154
8.1.3  仿真結(jié)果   156
8.2  康復(fù)機器人人機作用力識別的自適應(yīng)控制   161
8.2.1  人機作用力的模糊識別   161
8.2.2  自適應(yīng)跟蹤控制器的設(shè)計   163
8.2.3  仿真結(jié)果   165
8.3  康復(fù)機器人人機作用力辨識的隨機跟蹤控制   168
8.3.1  人機作用力辨識的隨機模型   168
8.3.2  隨機跟蹤控制器的設(shè)計   170
8.3.3  誤差系統(tǒng)穩(wěn)定性分析   174
8.3.4  仿真結(jié)果   175
8.4  本章小結(jié)   180
參考文獻   181
第9章  康復(fù)機器人有限時間隨機安全跟蹤控制   183
9.1  隨機質(zhì)量變化的康復(fù)機器人動力學(xué)模型   183
9.2  康復(fù)機器人的運動速度約束   185
9.3  有限時間隨機安全跟蹤控制   187
9.4  仿真結(jié)果   191
9.5  本章小結(jié)   197
參考文獻   198
第10章  康復(fù)機器人速度決策的限時學(xué)習(xí)安全控制   201
10.1  具有不確定偏移量的人機系統(tǒng)動力學(xué)模型   202
10.2  基于強化學(xué)習(xí)的運動速度決策方法   203
10.3  人機協(xié)調(diào)運動限時學(xué)習(xí)迭代控制方法   204
10.3.1  人機協(xié)調(diào)運動安全控制器的設(shè)計   204
10.3.2  跟蹤誤差系統(tǒng)穩(wěn)定性分析   204
10.4  仿真分析   207
10.5  本章小結(jié)   212
參考文獻   212
結(jié)論和建議   215