一、AN EFFECTIVE HUMAN LEG MODELING METHOD（论文文献综述）
敬霖,刘凯,王成全[1]（2021）在《列车碰撞被动安全性与司乘人员冲击生物损伤研究进展》文中认为尽管铁路客运列车具有系列的主动安全保障措施,但列车服役中的意外碰撞事故仍不能完全避免,并且一旦发生,将造成严重的人员伤亡和巨大的经济损失。随着列车运行速度的不断提高,列车碰撞安全与冲击防护问题愈发受到关注和重视,并已开展了大量的探索和研究。本文中综述了列车碰撞被动安全性与司乘人员冲击生物损伤的若干研究进展。首先,统计和梳理了近些年的列车碰撞事故,分析了典型列车碰撞事故中存活人员的生物损伤分布情况;其次,介绍了列车碰撞被动安全性的研究方法,总结了列车碰撞后的响应姿态与脱轨机理;然后,从车辆耐撞性设计与评价标准、基于多级能量耗散的吸能结构设计、基于碰撞能量管理的列车结构耐撞性设计三个方面,详细阐述了列车碰撞被动安全性的研究进展;最后,关注了司乘人员在列车碰撞过程中的冲击生物损伤,总结了相关减轻司机和乘客生物损伤的防护措施。
张宗伟[2]（2021）在《面向弱能人群的助行外骨骼机器人系统研究》文中研究表明随着我国老龄人口的增加,越来越多的老年人由于身体机能的衰退而成为需要额外照顾的弱能人群。平地行走和上楼作为最普遍的日常活动正困扰着这部分人群,由行走和上楼引起的绊倒及绊倒造成的二次伤害更是加重了家庭的经济负担和国家的医疗负担。外骨骼机器人作为一种行走辅助设备,其穿戴性和移动性在辅助弱能人群行走和上楼方面都具有独特的优势。因此,研究一款可以辅助弱能人群安全行走及上下楼梯的外骨骼机器人对摆脱目前困境、减轻医护压力、提高老年服务科技化信息化水平及推动实施智慧老龄化工程都具有非常积极的意义。本文基于人体关节解剖学及弱能人群行走运动规律,针对不同关节的运动特点及力矩需求,设计了一套拟人化的行走助力外骨骼机器人系统。该外骨骼系统通过在冠状面与矢状面内采用多铰链结构和主被动关节相结合的设计方法对人体髋关节的球窝结构进行了简化,满足了髋关节在两个平面内的自由度要求且避免了膝关节的窜动。采用连杆机构与齿轮机构的组合结构,实现了对人体膝关节滑车关节的模仿,解决了膝关节旋转中心的移位问题。设计了基于总线结构的嵌入式控制系统,满足了外骨骼机器人的实时控制需求。外骨骼每条腿处于支撑和摆动两种模式下,穿戴者对机器人的辅助力矩及辅助形式需求也全然不同。在支撑相外骨骼以辅助站立为主,在摆动相外骨骼则以快速跟踪助力为主。针对两种截然不同的运动模式,研究了基于计算动力学的辅助行走控制方法,建立了以位置控制为主的辅助支撑方法,以及以阻抗控制为主的跟随助力方法。针对行走时支撑与快速摆动的需求,设计了基于足端压力的切换控制器,保证了系统运行时的切换稳定。针对弱能人群由反应速度慢、判断力下降等机能衰退引起的行走安全问题,设计了基于虚拟势场的防绊控制策略和基于人机力交互信息的安全防护策略。基于虚拟势场的防绊策略研究了行走时脚与障碍物之间的接近特性,在前进方向和重力方向构建了虚拟势场,实现了穿戴者的自主防绊行走。基于人机力交互信息的安全防护策略融合了穿戴者主导模式下自主运动与机器人主导模式下局部约束的优点,提出了一种在线运动轨迹修正方法,通过控制脚与障碍物之间的距离及落脚点位置,避免了脚与障碍物之间的碰撞及刮擦所引起的绊倒。针对轨迹修正时穿戴者主动调节的需要,设计了具有自主适应能力的外骨骼主动约束控制方法,实现了轨迹跟随与自主运动的融合控制,增强了穿戴者的行走安全性。为了保证穿戴者助力模式与外骨骼轨迹修正模式之间的稳定切换,提出了一种基于力矩与位置连续的柔顺切换方法,实现了融合控制系统的连续切换。在仿真分析的基础之上,通过实验展示了研制的外骨骼机器人系统在平地行走及上楼时的关节输出能力,验证了行走时支撑及摆动两种状态下辅助行走算法的有效性。通过在有障碍环境下的行走实验验证了虚拟势场方法能够有效提高穿戴者行走时的防绊能力。为了验证基于人机力交互信息的安全辅助策略,设计了外骨骼辅助上楼实验,结果表明该策略可以增强穿戴者的行走安全性。因此,研制的外骨骼机器人系统可以实现辅助穿戴者进行日常活动及安全行走的目的。
郝占军[3]（2021）在《基于信道状态信息的无线智能感知关键技术研究》文中研究指明随着Wi-Fi感知技术的广泛兴起,本文在基于信道状态信息（Channel Status Information,CSI）的无线感知理论基础上,以感知粒度的粗细为主要研究脉络,针对粗粒度的位置轨迹和动作行为感知、细粒度的手势识别、微粒度的生命体征感知开展深入研究,旨在探索不同环境与不同感知粒度下的感知机理,进行基于CSI特征的目标建模,构建无线感知模型;针对不同的感知环境,研究CSI信号的获取、数据预处理、特征提取、感知识别等方法与技术。为新型无线通信的无线感知技术及算法带来新启示,对无线智能感知技术在人机交互、智能驾驶、健康医疗、动作行为识别等领域的相关应用产生积极的推动作用。主要工作体现在以下几点:（1）针对目前基于CSI的定位,存在指纹生成复杂、定位实时性差、定位误差高,以及在复杂非视距环境下时钟不同步问题与多径效应引起的误差问题,提出了一种基于CSI幅值端点特定剪裁和支持向量机的室内定位方法（EC-SVM）。首先,使用基于密度的聚类算法消除由于多径效应产生的异常值,通过对CSI幅值端点进行特定剪裁（End Clipping,EC）;然后,将三个CSI通信链路的信号进行融合,对融合后的链路进行特征提取,构建指纹数据库;最后,根据裁剪后的CSI位置幅度特征,使用SVM进行分类,最终获得物理位置的估计结果。通过实验验证,该方法在室内移动目标的实时定位、轨迹追踪和入侵检测等方面具有很好的性能,当定位误差为1.5 m时,EC-SVM算法的定位精度可达到89%。（2）针对动作识别精度受人体的运动方向影响严重,难以保证不同方向上识别的鲁棒性,以及对复杂动作的识别困难的问题,提出一种与方向无关的动作识别方法（Wi-M）。首先,通过商用Wi-Fi设备采集动作行为的CSI信息,并利用离散小波变换进行降噪处理;然后,使用主成分分析及短时傅里叶变换提取动作数据的多普勒频移,构建频域能量指示器,将人体运动在频域上的多普勒频移与快速傅里叶变换值作为共同的动作识别特征;最后,基于长短时记忆网络进行动作的分类并识别。该方法将空间特征集成到时间模型中,提升了无线信号对人体动作识别的鲁棒性与准确性,可以有效降低动作行为的方向信息影响,判断动作的起始,具有良好的环境迁移性和识别能力。在二种常见的室内环境中（大厅、办公室）进行了实验验证,在不同环境中平均识别率可以达90.6%,针对头、手、腿、躯干等不同部位动作的平均识别准确率可达94.68%。（3）针对传统的手势识别存在的成本畸高、设备操作复杂、入侵性强等普适性问题,以及如何解决手势识别的泛化能力、手势识别的整体性能和多人不同手势的交互识别等关键问题,提出了一种基于CSI的手语动作识别方法。首先,通过Wi-Fi设备采集人体的原始手语数据,利用高斯滤波器以及移动平均滤波器处理原始数据中环境噪声,计算每条子载波的能量,选取最优子载波;然后,根据CSI的时域信息来提取手势波动轮廓,选择CSI手语动作数据的均值、方差、偏度、峰度来提取与手语动作相关的高层次特征;最后,通过改进的Adaboost分类器分类识别不同的手语动作。在真实场景中验证了该方法在手写数字手势方面的性能,识别准确率误差在2%以内;实现了2至3人交互对话场景下的并发手语识别,且准确率在85%以上,为无线感知技术在手势识别方面的应用提供了一个可行的方案。（4）针对像呼吸更细微的人体动作数据采集困难、识别难度大的问题,研究了菲涅尔区感知模型,包括菲涅尔区反射模型和衍射模型的基本原理,建立了生命体征监测的物理模型,提出了一种基于CSI信号的人体呼吸模式检测方法。首先,利用从Wi-Fi信号中提取到的信道状态信息作为检测细微呼吸动作的测量指标,利用呼吸和心跳频率的不同从中分离出呼吸和心跳信号的频域信息;引入菲涅尔区模型,提取变化明显的CSI呼吸信号,将采集到的数据使用Hampel滤波进行异常值的处理,利用PCA算法提取最优子载波,并用Sym8小波函数进行进一步的去噪、平滑处理;最后,使用优化的双向循环神经网络（Bi RNN）构建呼吸模式分类器,对4种不同呼吸模式的信号进行分类感知,从而判断当前人体的生理状态。在两种实际场景中测试了该系统性能,总体识别率达到了94.6%,实验表明该方法具有较高的识别性能与较强的鲁棒性。
李文杰[4]（2021）在《基于体感反馈的外肢体主动安全技术研究》文中指出可穿戴外肢体机器人是一种新型的人体增强型机器人,能够对人体肢体数量实现扩展,并能够利用灵活的构型与人协作完成复杂的任务。本论文设计的外肢体手臂机器人主要应用于辅助过顶、辅助托举及辅助支撑作业中,能够与操作者进行自然交互,同时还能对人机碰撞做出预警。本文具体研究工作和成果如下:（1）根据外肢体机器人的三种任务模型设计了一套外肢体手臂机器人试验平台,完成了机械结构设计、硬件电路设计、PC端上位机软件设计与下位机端软件设计,并完成了制作与调试工作;（2）研究了基于IMU信号的静态手臂手势识别算法,将手臂信息分解为坐标向量及关节角度两种特征,通过特征组合来建模手势,并采用总体相似度评价指标对手势进行分类。在由5名受试者执行包含4种特定手势的数据集上达到了 98.92%的识别准确率;（3）研究了空间机械臂碰撞检测的方法,提出了利用球棍简化模型估算人机距离的方法,采用D-H参数法对机械臂及人体手臂建立运动学模型并进行了正运动学求解,提出了基于静态碰撞预警与动态碰撞预警的碰撞检测模型;（4）研究了人机交互技术,设计了利用声音、光线、电刺激及振动刺激传递信息的反馈系统,并在该硬件系统基础上建立了符合人体直观感受的信息反馈模型。
李龙飞[5]（2021）在《下肢康复外骨骼机器人结构设计与分析》文中研究指明下肢康复外骨骼机器人是一种可穿戴于患者肢体,保护并辅助患者进行康复训练的辅助康复设备,近年来已经成为康复医疗器械领域的热点。目前国内外已研制出众多外骨骼,但传统的外骨骼髋关节机构自由度低,人机间采用绑带等方式固连,康复运动时会产生人机运动偏差,导致各关节运动不准确等问题还有待深入研究。本文针对传统下肢康复外骨骼髋关节自由度低,人机协调运动时产生运动偏差等问题,在人体康复运动需求的基础上,完成外骨骼髋关节、人机接口装置与外骨骼整体结构的设计,并对其进行运动学、动力学仿真与分析以及主动控制系统的设计与仿真。本文主要内容包括四部分:（1）针对传统下肢康复外骨骼机器人髋关节自由度低,人机接口产生运动偏差等问题。面向人体下肢康复运动需求,基于人机偏差变量、人机相容理论,对髋关节和人机接口装置进行设计,并完成下肢外骨骼机器人结构设计。（2）建立外骨骼运动学模型,求解机构间坐标变换以及外骨骼运动学正解、反解。在Matlab软件中求得外骨骼安全运动空间以及人体末端轨迹,验证人机相容性,进而证明外骨骼设计的合理性。利用Adams软件分别对传统人体-外骨骼模型和优化人体-外骨骼模型进行运动学仿真分析,检验外骨骼优化模型对人机运动偏差的补偿能力,以及在舒适度方面的提升。（3）在人体-外骨骼优化模型的基础上进行简化,建立人机“二状态”动力学模型,并进行计算与仿真分析,求解各关节驱动力矩,验证模型的正确性。（4）对下肢外骨骼主动控制系统进行设计与仿真。在Matlab/Simulink中搭建常规PID和模糊PID控制系统模型,通过Adams控制接口与Matlab实现联合仿真分析,证明模糊PID控制对下肢各关节运动控制的可行性。面向人体运动需求所设计的下肢康复外骨骼机器人,结构设计合理,能准确控制髋关节运动,补偿人机协调运动偏差,提高康复训练效果。为可穿戴下肢康复外骨骼机器人设计提供理论基础。
张威强[6]（2020）在《心血管健康管理方案知识库构建及个性化方案智能生成与量化研究》文中进行了进一步梳理当前,中国心血管病的患病率和死亡率仍处于上升阶段,权威报告显示,全国心血管患病人数超过2.9亿,每5例死亡者中就有2例死于心血管病。因此,心血管疾病已经成为我国人民健康的头号“杀手”,防治工作刻不容缓。社会发展与众多医学实践表明:以预防保养、实时监控和个性化为主的智能健康管理,不仅是一种通行的健康解决方案,也是应对心血管疾病这一类慢性疾病的有效策略。互联网的快速发展和广泛普及为知识共享提供了机会,也为个性化健康管理的实现提供了支撑。随着互联网技术取得巨大进步,基于网络的健康管理知识也呈现爆炸式增长。然而,由于这些海量且免费的健康知识来源众多、数量庞大、准确性参差不齐,表达方式也各有不同,使得人们很难找到真正适合个体所需的高质量的健康管理知识。目前国内外有很多基于互联网的公众健康管理系统及应用,但这些系统平台发布的健康管理知识大多是定性化和通用化的,定量化和个体针对性不足,也缺乏清晰的实施操作步骤和流程,导致用户实际上无法有效利用这些知识进行自我健康管理。基于此,本文尝试构建一个基于心血管病领域的知识库模型来规范和表示领域内的健康管理方案知识。然后,基于设计的领域本体知识库模型,本文结合个体健康特征、环境特征和个体其它相关特征,进一步研究个性化健康管理方案的智能生成算法。最后,根据智能生成的定性的运动方案和饮食方案,研究个性化运动和饮食方案的定量化模型。本文还邀请了领域专家对基于患者案例生成的个性化健康管理方案进行了评价,评价结果证明了个性化方案智能生成和方案量化的有效性和科学性。本文的主要创新点如下:第一,本文总结归纳了心血管疾病领域与健康管理相关的关键概念,提出并构建了一整套基于领域本体的健康管理方案知识库模型,弥补了目前国内在这个领域的研究不足,有助于实现对多源异构的健康管理知识的过滤、抽取、逻辑化和结构化。此外,考虑到心血管病的各种致病危险因素,以往仅局限于疾病与用药的领域本体并不能很好地满足大众个性化的健康管理需求。因此,本文构建了健康管理方案本体和健康管理方案实施本体,同时补充了领域内的其他关键本体,如食材、菜谱、运动等基础本体,还包含了大量与个体健康特征相关的本体和属性。本文构建的领域本体库是一套基于心血管病领域,完全以大众个性化健康管理为目标的知识库模型,同时它也是一项基础性研究,未来可以在与健康管理相关的场景中得到广泛应用。第二,本文将模糊Petri网络应用于健康管理领域,采用矩阵运算的并行推理方法进行健康管理方案的智能生成,解决了大规模知识推理的效率问题。提出的方案推荐算法充分考虑了个体健康特征、个体所处的自然环境和社会环境特征,能挖掘用户忽视或遗漏的某些健康特征信息或其他特征信息,同时能识别和处理知识推理过程中出现的矛盾或冲突规则,保证了方案推荐结果的有效性和科学性。对于饮食方案,推荐算法在考虑了个体收入水平、饮食偏好、饮食禁忌等信息的基础上,对饮食集做了进一步筛选与排序。而且,本文还结合中国居民平衡膳食宝塔所推荐的九种饮食类别对饮食做了分类推荐,不仅强调了饮食的个性化,而且兼顾了饮食种类的多样性和平衡性。第三,没有明确运动时间的定性运动方案既不足以支撑实施个性化健康管理,也不能保证运动的有效性和科学性。本文在定性的运动方案基础上,遵循每日能量总消耗与每日膳食能量总摄入的差值最接近每日推荐能量净消耗的原则,构建出了个性化运动方案的非线性规划模型,求解该模型即得到定量化的运动时间。该运动时间也是后续饮食方案定量化的重要输入参数,从而保证了运动量化与饮食量化的紧密联系。第四,没有明确的膳食摄入量的定性饮食方案无疑将降低个性化健康管理方案的可操作性和个体的依从性,也不能确保每日膳食能量摄入的科学性。本文在定性的饮食方案的基础上,基于运动方案量化的结果,遵循饮食能量摄入与按目标BMI计算的每日能量总消耗相平衡原则,以中国居民平衡膳食宝塔的九种饮食类别的推荐摄入量作为模型约束条件,构建出了个性化饮食方案的目标规划模型。运动量化和饮食量化相互依存,模型更科学、合理。本研究基于本体理论、知识管理理论、优化理论,结合运动医学、营养学相关研究成果,提出并构建了一整套个性化健康管理方案领域知识库模型。在此基础上,设计了一套知识推理方法和算法,可以智能生成满足用户个性化需求的健康管理方案。同时,针对运动和饮食这二种最普遍的健康干预方案,实现了定性到定量化模型的转换,大大提升了健康管理方案的可操作性、有效性和准确性。
杨传潇[7]（2020）在《足地作用力学建模及在跖行四足机器人设计仿真中的应用》文中指出机器人足地相互作用力学作为接触力学的分支科学,在足式结构设计、机体运动仿真、轨迹规划、跟踪控制,以及地面环境参数辨识等方面具有重要意义。硬质地面的准静态接触建模通常通过几何运动约束获得,动态接触通过弹性碰撞或弹塑性模型来预测,然而面对沙地、冻土、苔原和外太空星球表面等松软地面环境,由于存在法向沉陷和切向滑移等复杂现象,传统相互作用模型无法适用,因此需要解决相关的问题。机器人腿足可能以水平或倾斜的姿态与地面发生接触。平动接触为质点常规接触形式,旋转式接触则大多发生在刚体或柔性体之间,但足地旋转式接触缺乏有效的评估和预测手段。故此,建立足部与松软地面的相互作用模型需考虑构型足在多种姿态条件下与地面的接触形式,例如德国人工智能研究中心所开发的跖行四足机器人Charlie,是研究机器人足地力学的理想对象。本文开展了机器人腿足与地面的平动和旋转接触实验研究,包括跖行足与地面的仿生接触实验。针对平动腿足与地面的接触,分别开展了足部与地面的平动准静态接触和法向动态冲击力学接触实验研究。针对旋转接触,开展了平底和C形腿式构型足在沙土中的旋转实验,发现了转动矩形平底足与地面接触支撑力的单极值和牵引力的类正弦变化规律。利用人体行走的仿生接触实验确定了跖行足足地接触力从双极值切换至单极值时的临界速度以及足端各部分在足地接触全周期的支撑力关系,为模型预测结果评估和修正提供了数据支持。利用螺旋滑移理论建立了平底足与沙土的相互作用模型。基于极限承载理论建立了水平条形结构与沙土接触的力学模型,并推导了常规外形平底足与沙土接触时朗肯主动区域（Rankine active zone）的变化特征。针对平滑、非平滑以及复合几何外形平底足,分别建立三维平面内的被动压力积分模型。利用该积分模型结合简化的零合力矩方程,分别建立圆形和矩形平底足与沙土的法向/切向接触力学模型。通过添加朗肯主动区域渐变特征方程,减小了预测模型的误差,同实验结果对比验证了模型的有效性。利用比例系数和指数幂修正的螺旋滑移条件建立了曲面足与沙土的相互作用模型。基于Hansen半经验模型研究倾斜姿态角和三维宽度对足地接触力预测结果的影响。针对倾斜姿态角度的影响,引入转角比例系数;针对宽度的影响,引入倾角和长宽比协同影响的指数幂等效宽度,最终建立了包含比例系数和等效宽度改进的足地接触力学模型。利用该模型描述倾斜或水平条形微元与沙土的接触应力,将该应力在柱面足、球形足和C形足的作用区域上进行积分获得各种曲面足与沙土的接触力。基于建立的足地相互作用模型指导跖行足结构和C形足尺寸的优化设计。确定符合仿生结构的跖行足方案,分别根据足跟着地、足前掌离地和全足底触地三个阶段的足地接触力学提出步行性能的评价方法,将该指标作为优化目标完成跖行足尺寸和连接构件物理参数的设计,以及前端C形足半径和宽度尺寸的设计。以设计值为基准,分析了尺寸和物理参数的改变对步行性能的影响。最后,根据一种已确定的跖行四足机器人设计方案,系统的建立了机器人的运动学和动力学模型。将规划的运动步态和足端轨迹作为输入条件,开发了融合足地接触力学的跖行四足机器人松软地面运动仿真系统。通过比较关节力矩和移动速度等仿真结果得到了足端构型对该机器人步行性能的影响规律,验证了足地接触力学基于应用改进后模型的实用性和有效性。本文针对一种跖行四足机器人在沙地运动的足地接触力学进行系统的研究,对未来的运动规划、控制、仿真及应用等具有理论和实践指导意义。
王恒[8]（2020）在《基于中国人体特征的参数化人体体表模型建模研究》文中进行了进一步梳理作为汽车碰撞安全研究领域的重要工具,人体有限元模型广泛应用于乘员损伤风险评估和汽车约束系统优化设计等方面,然而现有的人体有限元模型大多基于西方人体的固定体型开发,难以反映体征差异对碰撞载荷下乘员损伤情况产生的影响,更无法准确评价中国人体的生物力学特性。本文基于中国人体扫描数据,建立了能够反映中国人体特征的参数化体表有限元模型,为研究体征差异对从人体体表形态的影响和完整参数化人体有限元模型的开发奠定了基础。本文通过志愿者招募得到了67个具有不同年龄、身高和BMI的中国成年男性样本,分析了样本在不同人体特征参数上的分布情况,并与最新全国人体测量数据进行了对比,结果表明所获取样本符合中国成年男性人群在不同体征参数上的分布规律,所选样本可以基本反映中国成年男性人群的体征差异。根据体表解剖学相关内容,确定了62个体表标志点,用于参数化建模过程中的网格映射变换。通过人体三维扫描,获取了目标样本在驾驶姿态和站立姿态下的体表点云数据,以用于汽车驾乘人员和行人人体有限元模型的开发,并对数据进行了清理和修复处理,建立了表面完整平滑的目标体表几何模型。本文提出了一种基于网格变换和回归分析的参数化体表模型建模方法,以THUMS模型为基础,通过姿势调整以及皮肤网格和体表标志点坐标提取,建立了两种不同姿态下的基准体表网格模型。提出了一种基于RBF和KNN搜索的网格变换方法,通过对基准体表网格模型进行网格映射变换,得到了具有目标体表几何特征的网格模型,并对网格变换的结果进行了误差分析,结果表明基准体表网格和目标体表几何具有良好的贴合效果。通过对称处理得到了左右对称的体表网格模型,同时提高了网格质量。采用GPA的方法对所有样本的体表网格模型进行空间位置校准,使其空间姿态更加一致,通过主成分分析和回归分析建立了两种姿态体表的预测模型,并对模型的准确度进行了验证,结果表明,所建立的模型具有良好的预测效果。最终,通过所建立的体表预测模型生成了一组具有不同体征的体表有限元模型,并分析了不同体征参数对人体体表形态的影响。
赵东辉[9]（2020）在《面向安全移乘任务的多福祉机器人交互方法》文中研究说明在人口老龄化背景下,康复辅助机器人成为机器人领域研究热点与重点,但依然存在场景化功能缺失与安全性问题。为满足老年人、下肢行动不便残障者使用诉求,针对智能家庭、养老中心、医院等应用场景,研究面向日常生活移乘辅助行为的多福祉机器人及其柔顺化控制,成为解决助老助残问题的重要科学技术手段。本文以自主研发的多种福祉机器人为对象,针对机器人结构特点、运动学与动力学建模、移乘运动规划、人机交互与智能控制等方面开展了较为深入研究,为福祉机器人应用及其安全化日常生活行为辅助奠定基础。论文主要研究工作包括:（1）为弥补传统康复辅助机器人场景化功能缺失,以下肢行动不便者在日常生活中起床、站立、排泄等安全移乘为研究目标,基于五台福祉机器人与分布式传感器网络建立了助老助残智能房间,为移乘行为提供服务平台,为助老助残日常生活行为辅助提供一种新型解决范式。（2）针对安全起床-入座移乘行为辅助,建立起床-入座移乘的人机共融位置模型与系统运动规划方法,为其智能控制策略研究奠定了基础;采用基于位置补偿的三维人体入座二连杆模型准确计算移乘坐点;结合物体分割及类圆检测技术的轮廓识别算法,提出了基于多约束轮廓的双层联合概率数据关联算法,该方法为解决肢体混淆、大面积躯干遮挡、复杂环境干扰情况下移乘者动态位姿识别提供了高鲁棒解决方案。最终,提出基于移乘者动态位姿的机器人随动控制方法,通过实验证明提出方法的正确性与可行性。（3）针对柔顺化站立-行走移乘行为,提出站立-行走移乘规划方法,该方法确保安全移乘前提下,基于使用者动态意图柔顺地控制机器人全方向辅助行走。为准确识别任意步行方向意图,且解决数据规则的稀疏特性问题,提出基于规则进化策略的距离性模糊推理算法;为减少不同交互习惯、非稳定模糊规则造成的推理误差,采用规则进化算法与知识半径算法联合自适应优化模糊规则库,通过移乘实验证明该算法有效提升了动态意图识别的自适应性与精度。（4）针对安全站立-行走移乘行为,提出基于节点迭代模糊Petri网的非接触式异常行为识别方法。为有效提取多种异常行为动态特征,基于步行意图偏离参数、身体倾斜角度与动态频率建立双臂-躯干-步态的协调状态特征值。将节点迭代策略引入模糊Petri网算法,生成含自适应优化节点的网络点燃机制,实验证明该方法有效提升了多种异常行为识别的自适应性、识别精度与移乘安全性,同时该非接触式识别方法具有普适性与便捷性,可以被应用于所有类似结构的机器人中。（5）为验证移乘方法的安全性、可行性和有效性,基于多福祉机器人系统实现对多移乘任务叠加的复杂行为辅助实验。从人体内部因素与外部因素出发综合评估移乘安全性,通过对不同难度等级移乘任务的压强信号、肌电信号和脑血氧信号对比分析,验证了本文提出的起床-入座移乘与站立-行走移乘方法可以提升移乘者的安全性。同时,面向多移乘行为的多福祉机器人柔顺化交互控制方法对于医院、家庭等助老助残场所有着良好的推广性。
张浩[10]（2020）在《柔性膝关节外骨骼结构设计和控制系统研究》文中进行了进一步梳理目前,外骨骼机器人因其在军用、民用、康复等领域都具有重大积极的作用,已经成为机器人发展的一个热门方向。外骨骼机器人领域国外的发展要优于国内的发展速度,这也激励着我们不断创新。本课题内容为柔性膝关节外骨骼设计和控制算法研究。通过实验室测量设备获取关节信息,作为设计基础,选用SEA驱动器为系统提供柔性,具有高力控制精度、低输出阻抗和高抗冲击能力的特性;基于减少人体代谢能量消耗的思想,将外骨骼的驱动机构和执行机构分开放置,将驱动部分放置于人体后背更靠近人体质心的部位,使用鲍登绳作为传动方式;结合人体下肢的身材数据,确定外骨骼的基本尺寸,同时考虑到关节错位、身材兼容、安全性和舒适性的前提下,设计出符合要求的柔性膝关节外骨骼机器人。针对鲍登绳传动系统中输出力和输入力之间存在的滞后现象做出了分析,建立了两者之间的物理模型,对模型中需要辨识的参数,使用粒子群寻优算法进行参数辨识。使用双绳方案通过测量内绳和护套之间的位移差解算出鲍登绳的弯曲角度,将解算结果导入到力传递模型中用于参数辨识。为使输出力达到预定值,设计了前馈补偿算法,用以对摩擦力进行补偿。针对人体-外骨骼系统之间产生的人机交互力进行控制设计,通过阻抗补偿算法,减少外骨骼系统的阻抗,从而对人体产生更好的助力效果。针对人体在步行过程中两种步态的变化,分别设计了对应的控制算法。针对定步长步态,主要采用阻抗补偿加PID控制的控制算法,上层采用小腿矢状面速度过零点确定助力时机,保证外骨骼助力的准确性,提高力控精准性。针对人体的变步长步态,采取了阻抗补偿加导纳控制的方法,通过位移补偿,经过无源性控制器,将位移补偿转化为力补偿给电机端,从而保证减少人机之间因为位移变化而产生的不必要的人机交互力,提高人机交互安全性。使用者可以根据自身的运动状况灵活切换两种控制方法,获得最好的助力效果。
二、AN EFFECTIVE HUMAN LEG MODELING METHOD（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、AN EFFECTIVE HUMAN LEG MODELING METHOD（论文提纲范文）
（2）面向弱能人群的助行外骨骼机器人系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外弱能人群助行外骨骼机器人研究现状 |
| 1.2.1 国外弱能人群助行外骨骼机器人研究现状 |
| 1.2.2 国内弱能人群助行外骨骼机器人研究现状 |
| 1.3 弱能人群助行外骨骼机器人研究现状分析 |
| 1.3.1 外骨骼机器人辅助人群分析 |
| 1.3.2 外骨骼机器人设计方面研究 |
| 1.3.3 外骨骼机器人控制方面研究 |
| 1.4 弱能人群助行外骨骼机器人主要研究内容 |
| 第2章 助行外骨骼机器人系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 外骨骼机器人机械系统设计 |
| 2.2.1 外骨骼机器人髋关节简化设计 |
| 2.2.2 外骨骼机器人膝关节拟人化设计 |
| 2.2.3 外骨骼机器人关节力矩测量结构设计 |
| 2.2.4 下肢外骨骼机器人综合设计 |
| 2.3 外骨骼机器人电气控制系统设计 |
| 2.4 外骨骼机器人防护设计 |
| 2.4.1 机械防护设计 |
| 2.4.2 电气防护设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于计算动力学的辅助行走控制方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 外骨骼机器人系统动力学建模 |
| 3.2.1 人机力作用模型 |
| 3.2.2 外骨骼机器人关节摩擦参数辨识 |
| 3.3 外骨骼机器人辅助行走控制器设计 |
| 3.3.1 支撑相控制器设计 |
| 3.3.2 摆动相控制器设计 |
| 3.3.3 切换控制器及系统稳定性分析 |
| 3.4 仿真分析 |
| 3.4.1 性能分析 |
| 3.4.2 行走过程切换分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于虚拟势场和力交互信息的安全辅助策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于虚拟势场的防绊控制策略 |
| 4.2.1 虚拟势场建立 |
| 4.2.2 防绊控制器建立 |
| 4.3 基于人机力交互信息的安全防护策略 |
| 4.3.1 穿戴者主导模式 |
| 4.3.2 外骨骼主导模式 |
| 4.3.3 交互作用力分析 |
| 4.3.4 切换控制器 |
| 4.3.5 控制器稳定性分析 |
| 4.4 仿真分析 |
| 4.4.1 基于虚拟势场的防绊方法仿真验证 |
| 4.4.2 基于人机力交互信息的安全防护策略仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 助行外骨骼机器人系统实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 外骨骼机器人控制系统状态机 |
| 5.3 外骨骼机器人行走助力实验 |
| 5.3.1 外骨骼机器人穿戴适应性分析 |
| 5.3.2 平地行走实验 |
| 5.3.3 上楼梯实验 |
| 5.4 基于虚拟势场的防绊实验 |
| 5.4.1 行走绊倒分析 |
| 5.4.2 行走防绊实验 |
| 5.5 基于人机力交互信息的安全防护实验 |
| 5.5.1 上楼绊倒分析 |
| 5.5.2 上楼安全防护实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）基于信道状态信息的无线智能感知关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 无线感知技术研究现状 |
| 1.2.2 基于CSI的无线感知研究现状 |
| 1.3 待解决的问题 |
| 1.4 主要工作 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.4.3 研究创新点 |
| 1.5 本文的组织结构 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 基于CSI的无线感知理论 |
| 2.1 无线感知的基本原理 |
| 2.1.1 信道响应 |
| 2.1.2 OFDM-MIMO技术 |
| 2.1.3 从RSSI到 CSI |
| 2.2 无线感知模型 |
| 2.2.1 无线信号路径损耗模型 |
| 2.2.2 无线信号静态传播模型 |
| 2.2.3 无线信号动态传播模型 |
| 2.2.4 基于菲涅尔区的无线感知模型 |
| 2.3 无线感知的特征信息 |
| 2.3.1 振幅 |
| 2.3.2 相位 |
| 2.3.3 多普勒频移 |
| 2.4 无线感知的关键技术 |
| 2.4.1 数据获取技术 |
| 2.4.2 感知数据处理方法 |
| 2.4.3 无线感知算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于CSI的位置轨迹感知 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 问题描述 |
| 3.2 系统设计 |
| 3.2.1 系统概述 |
| 3.2.2 CSI位置信息预处理 |
| 3.2.3 基于特定剪切的特征提取 |
| 3.2.4 优化的SVM定位算法 |
| 3.2.5 基于卡尔曼滤波的跟踪模型 |
| 3.2.6 融合SVC与 SVR的人员入侵检测算法 |
| 3.3 性能评估 |
| 3.3.1 实验部署 |
| 3.3.2 发包速率对定位精度的影响 |
| 3.3.3 链路数量对定位精度的影响 |
| 3.3.4 裁剪因子对定位精度的影响 |
| 3.3.5 EC-SVM定位算法的整体性能 |
| 3.3.6 入侵检测性能分析 |
| 3.3.7 轨迹追踪性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于CSI的日常动作行为感知 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 研究背景 |
| 4.1.2 问题描述 |
| 4.2 Wi-M动作识别系统设计 |
| 4.2.1 系统概述 |
| 4.2.2 动作行为的CSI数据采集 |
| 4.2.3 动作行为的CSI数据预处理 |
| 4.2.4 动作行为特征提取 |
| 4.2.5 基于LSTM的动作行为识别 |
| 4.3 性能评估 |
| 4.3.1 实验部署 |
| 4.3.2 不同方向的性能评估 |
| 4.3.3 不同人员的性能评估 |
| 4.3.4 不同特征的性能评估 |
| 4.3.5 不同部署方向的性能评估 |
| 4.3.6 收发端不同间距的性能评估 |
| 4.3.7 不同环境下的性能评估 |
| 4.3.8 不同模型的性能评估 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于CSI的手势动作识别 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 研究背景 |
| 5.1.2 问题描述 |
| 5.2 手语识别系统设计 |
| 5.2.1 系统概述 |
| 5.2.2 多融合滤波器的数据预处理 |
| 5.2.3 手语手势的特征提取 |
| 5.2.4 基于Adaboost的手势分类与识别 |
| 5.3 性能评估 |
| 5.3.1 实验部署 |
| 5.3.2 不同采样位置的性能评估 |
| 5.3.3 用户多样性的性能评估 |
| 5.3.4 不同手势范围的性能评估 |
| 5.3.5 不同分类器的性能评估 |
| 5.3.6 系统泛化能力的性能评估 |
| 5.3.7 手写数字手势识别的性能评估 |
| 5.3.8 手语完整性识别的性能评估 |
| 5.3.9 多人手势交互的性能评估 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于CSI的生命体征感知 |
| 6.1 引言 |
| 6.1.1 研究背景 |
| 6.1.2 问题描述 |
| 6.2 人体呼吸检测模型 |
| 6.3 人体呼吸检测系统设计 |
| 6.3.1 系统概述 |
| 6.3.2 呼吸动作的CSI数据预处理 |
| 6.3.3 呼吸动作的高层次特征提取 |
| 6.3.4 基于BiRNN的呼吸模式分类识别 |
| 6.4 性能评估 |
| 6.4.1 实验部署 |
| 6.4.2 发射端与接收端间距对识别结果的影响 |
| 6.4.3 不同频段对识别结果的影响 |
| 6.4.4 用户多样性的影响 |
| 6.4.5 不同场景的影响 |
| 6.4.6 不同分类器的影响 |
| 6.4.7 系统边界检测 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 未来研究工作 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）基于体感反馈的外肢体主动安全技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究现状总结 |
| 1.3.1 外肢体机器人结构总结 |
| 1.3.2 外肢体机器人控制方式总结 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 论文组织结构 |
| 第二章 外肢体机器人系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 外肢体机器人机构设计 |
| 2.2.1 关节驱动方案选型 |
| 2.2.2 机械结构设计 |
| 2.2.3 辅助作业构型展示 |
| 2.2.4 静载校验 |
| 2.3 外肢体机器人控制系统设计 |
| 2.3.1 DC-DC电源模块设计 |
| 2.3.2 主控制器模块设计 |
| 2.4 系统软件设计 |
| 2.4.1 上位机系统设计 |
| 2.4.2 下位机系统设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于空间特征的手势识别算法设计 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 硬件系统介绍 |
| 3.3 手势特征分析 |
| 3.4 手势识别算法设计 |
| 3.4.1 手臂坐标轴方向相似度 |
| 3.4.2 关节角度相似度 |
| 3.4.3 手势建模 |
| 3.4.4 手势识别软件设计 |
| 3.5 实验验证与结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 外肢体机器人主动安全算法设计 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 人机系统三维简化 |
| 4.3 碰撞检测算法实现 |
| 4.4 空间关键点坐标计算 |
| 4.5 主动安全策略设计 |
| 4.6 实验验证与结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 感知反馈交互系统设计 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 感知反馈技术研究 |
| 5.3 感知反馈系统设计 |
| 5.3.1 系统硬件选型与设计 |
| 5.3.2 系统软件设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究工作总结 |
| 6.2 可改进的工作 |
| 参考文献 |
| 附录1 DC-DC电源模块原理图 |
| 附录2 主控制器模块原理图 |
| 致谢 |
（5）下肢康复外骨骼机器人结构设计与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外下肢外骨骼机器人的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 发展趋势与存在问题 |
| 1.3 关键技术分析 |
| 1.3.1 驱动系统 |
| 1.3.2 感知系统 |
| 1.3.3 控制系统 |
| 1.3.4 人机匹配技术 |
| 1.3.5 人机交互技术 |
| 1.3.6 电池管理技术 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 基于康复运动需求的人体-外骨骼结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 下肢康复运动需求与人体模型的建立 |
| 2.2.1 人体下肢康复运动机理 |
| 2.2.2 人体与行走步态 |
| 2.2.3 步态运动曲线 |
| 2.2.4 人体康复运动需求 |
| 2.2.5 人体模型的建立 |
| 2.3 外骨骼模型的建立 |
| 2.3.1 外骨骼结构设计 |
| 2.3.2 外骨骼及髋关节设计 |
| 2.3.3 人机接口设计 |
| 2.3.4 外骨骼设计与整体建模 |
| 2.3.5 外骨骼关节限位参数 |
| 2.4 人体-外骨骼模型 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 下肢康复外骨骼运动学建模与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 外骨骼运动学模型建立 |
| 3.2.1 运动学模型 |
| 3.2.2 外骨骼运动学正解 |
| 3.2.3 外骨骼运动学反解 |
| 3.3 人机相容性检测 |
| 3.4 人机运动学仿真分析 |
| 3.4.1 人机仿真模型的建立与设置 |
| 3.4.2 运动学仿真 |
| 3.4.3 仿真结果对比分析 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 人体外骨骼动力学建模与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 人机动力学模型的建立 |
| 4.2.1 动力学建模方法 |
| 4.2.2 人机动力学模型的建立 |
| 4.2.3 坐标系建立 |
| 4.2.4 人体-外骨骼动力学模型 |
| 4.3 仿真模型的建立与设置 |
| 4.3.1 模型的建立 |
| 4.3.2 运动副和环境参数设置 |
| 4.4 动力学仿真与分析 |
| 4.4.1 动力学仿真 |
| 4.4.2 仿真结果分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 外骨骼机器人主动控制系统设计与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 外骨骼机器人控制系统构成 |
| 5.2.1 驱动系统 |
| 5.2.2 传感器感知系统 |
| 5.2.3 控制系统 |
| 5.3 主动控制方案设计 |
| 5.3.1 常规PID控制器设计 |
| 5.3.2 模糊PID控制器设计 |
| 5.4 联合仿真分析 |
| 5.4.1 仿真程序设计 |
| 5.4.2 Simulink动态仿真 |
| 5.4.3 仿真结果分析 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表文献和参加科研情况说明 |
| 附录 |
| 致谢 |
（6）心血管健康管理方案知识库构建及个性化方案智能生成与量化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 研究内容与创新点 |
| 1.4 研究方法与技术路线图 |
| 1.5 论文的组织结构 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 健康管理知识库 |
| 2.2 知识推理 |
| 2.3 个性化健康管理方案定量化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 个性化健康管理方案领域本体库构建 |
| 3.1 本体建模方法 |
| 3.1.1 本体内涵 |
| 3.1.2 建模方法 |
| 3.2 领域本体知识库模型构建 |
| 3.2.1 明确本体应用目标 |
| 3.2.2 确定核心知识源 |
| 3.2.3 归纳顶层概念 |
| 3.2.4 本体详细设计 |
| 3.2.5 本体建立与检验 |
| 3.2.6 知识库模型评估 |
| 3.3 健康管理方案的本体实例 |
| 3.4 健康管理方案实例相似度 |
| 3.4.1 属性分类 |
| 3.4.2 相似度计算 |
| 3.4.3 相似度计算实例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 心血管健康管理方案知识库系统 |
| 4.1 设计方法 |
| 4.2 核心需求 |
| 4.3 系统设计 |
| 4.3.1 系统架构设计 |
| 4.3.2 基本功能设计 |
| 4.3.3 业务流程设计 |
| 4.3.4 数据库设计 |
| 4.4 知识库系统实现 |
| 4.5 领域本体知识库模型验证与更新 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 个性化健康管理方案智能生成 |
| 5.1 健康管理方案Petri网络 |
| 5.2 个性化方案智能生成 |
| 5.2.1 Step1:构建推理网络 |
| 5.2.2 Step2:设置初始状态向量 |
| 5.2.3 Step3:知识推理 |
| 5.2.4 Step4:饮食方案筛选与排序 |
| 5.2.5 Step5:健康管理方案输出 |
| 5.3 应用实例 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 个性化运动和饮食方案定量化 |
| 6.1 方案量化概述 |
| 6.2 运动方案量化模型 |
| 6.3 饮食方案量化模型 |
| 6.4 方案迭代 |
| 6.5 应用实例 |
| 6.5.1 运动方案定量化实例 |
| 6.5.2 饮食方案定量化实例 |
| 6.6 方案评价 |
| 6.7 菜谱智能推荐 |
| 6.7.1 菜谱推荐概述 |
| 6.7.2 智能推荐模型 |
| 6.7.3 应用实例 |
| 6.8 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录一. 常见活动代谢当量表 |
| 附录二. 中国居民平衡膳食宝塔 |
| 附录三. 健康管理方案知识库系统数据表结构 |
| 附录四. 健康管理方案知识库系统典型界面 |
| 附录五. 心血管疾病患者案例及个性化健康管理方案 |
| 附录六. 个性化健康管理方案评价表 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
（7）足地作用力学建模及在跖行四足机器人设计仿真中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 国内外足式移动机器人研究现状 |
| 1.2.1 国外足式移动机器人研究现状 |
| 1.2.2 国内足式移动机器人研究现状 |
| 1.3 足地相互作用理论模型研究现状 |
| 1.3.1 传统接触力学模型 |
| 1.3.2 地面力学模型 |
| 1.4 足地相互作用模型的应用研究现状 |
| 1.4.1 足地相互作用模型在控制方面的应用 |
| 1.4.2 足地相互作用模型在仿真和设计方面的应用 |
| 1.5 研究现状分析与存在问题 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 机器人步行足与地面相互作用力学实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机器人足地相互作用实验平台搭建及实验设计 |
| 2.2.1 机器人足端结构参数 |
| 2.2.2 足端相对运动参数 |
| 2.2.3 地面的物理特征参数 |
| 2.2.4 实验平台搭建 |
| 2.3 机器人平底足与地面的相互作用实验分析 |
| 2.3.1 圆形平底足与地面的准静态法向接触实验 |
| 2.3.2 圆形平底足与地面的准静态切向接触实验 |
| 2.3.3 矩形平底足与沙土的转动相互作用实验 |
| 2.4 机器人曲面足与地面的相互作用实验分析 |
| 2.4.1 柱面足与地面的准静态法向接触实验 |
| 2.4.2 C形足与介质的转动相互作用实验 |
| 2.5 跖行足与地面相互作用仿生实验研究 |
| 2.5.1 不同步速条件下足与硬质地面相互作用力 |
| 2.5.2 不同步速条件下足跟、足中、足前掌的应力分析 |
| 2.5.3 松软地形下跖行足底接触力研究 |
| 2.5.4 跖行足与地面相互作用力学分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于螺旋滑移理论的平底足与地面相互作用建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于螺旋滑移理论的被动土压力分析 |
| 3.2.1 螺旋滑移理论基本假设和被动压力基本方程 |
| 3.2.2 零力矩点位置对足地挤压侧推力的影响分析 |
| 3.2.3 零力矩点位置对足底流动介质重力的影响分析 |
| 3.2.4 以接触角点为零合力矩点的被动压力形式 |
| 3.3 多种几何外形的平底足底朗肯主动区域特征 |
| 3.3.1 圆形和椭圆形平底足底的朗肯主动区域分析 |
| 3.3.2 矩形平底足底的朗肯主动区域分析 |
| 3.3.3 奇异构型平底足底朗肯主动区域分析 |
| 3.3.4 足底朗肯主动区域承受被动压力的积分模型 |
| 3.4 基于朗肯主动区域平衡的平底足地接触模型建立 |
| 3.4.1 平底足地法向相互作用模型 |
| 3.4.2 平底足地切向作用力学模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于螺旋滑移理论的曲面足与地面相互作用建模 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 足端倾斜度和尺寸对足地相互作用的影响分析 |
| 4.2.1 倾斜度和尺寸对极限承载力影响的分析 |
| 4.2.2 倾斜足底最高点不同沉陷条件下的足地接触力建模 |
| 4.2.3 倾斜度和宽度对足地相互作用影响的数值分析 |
| 4.3 基于比例螺旋滑移理论的倾斜平底足地接触模型的建立 |
| 4.3.1 引入拟合比例系数的被动压力模型 |
| 4.3.2 考虑后填土斜坡的被动压力形式 |
| 4.3.3 考虑拟合宽度的比例螺旋滑移模型 |
| 4.4 基于微元积分的曲面足与地面相互作用模型 |
| 4.4.1 柱面足与地面相互作用的简化截面模型 |
| 4.4.2 柱面足与地面相互作用的简化倾斜微元积分模型 |
| 4.4.3 C形足与地面相互作用的简化水平微元积分模型 |
| 4.4.4 C形足与地面相互作用的简化倾斜微元积分模型 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于足地相互作用力学的跖行四足机器人步行足设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 后端跖行足设计及其运动性能评价 |
| 5.2.1 跖行足设计方案 |
| 5.2.2 跖行足运动性能评价 |
| 5.3 跖行足尺寸和连接构件物理参数对步行性能的影响分析 |
| 5.3.1 跖行足尺寸参数对步行性能的影响分析 |
| 5.3.2 跖行足关节连接构件物理参数对步行性能的影响分析 |
| 5.4 跖行足尺度设计 |
| 5.4.1 跖行足的尺寸设计 |
| 5.4.2 跖行足关节连接构件的物理参数设计 |
| 5.5 基于足地相互作用的前端C形足尺寸设计及实验验证 |
| 5.5.1 基于足地相互作用的C型足尺寸设计 |
| 5.5.2 C形足足地相互作用实验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 基于足地相互作用力学的跖行四足机器人系统建模及仿真分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 跖行四足机器人的运动学建模 |
| 6.2.1 跖行四足机器人的正运动学建模 |
| 6.2.2 跖行四足机器人的逆运动学建模 |
| 6.2.3 微分运动学雅克比方程推导 |
| 6.3 跖行足系统的动力学建模 |
| 6.3.1 基于质心运动定理的力学建模 |
| 6.3.2 基于动量矩定理的力学建模 |
| 6.4 基于足地相互作用的跖行四足机器人动力学建模 |
| 6.5 跖行四足机器人的运动仿真分析 |
| 6.5.1 跖行四足机器人的运动仿真系统实现 |
| 6.5.2 跖行足地相互作用的仿真验证 |
| 6.5.3 基于足地相互作用的跖行四足机器人机体仿真 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）基于中国人体特征的参数化人体体表模型建模研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 不同体征人体损伤差异 |
| 1.2.2 人体有限元模型 |
| 1.2.3 参数化体表模型 |
| 1.3 研究内容与方法 |
| 2 目标人群体表数据获取 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 目标样本代表性分析 |
| 2.2.1 不同体征样本分布 |
| 2.2.2 目标样本权重分析 |
| 2.3 体表姿态确定 |
| 2.3.1 驾驶姿态 |
| 2.3.2 站立姿态 |
| 2.4 体表标志点确定 |
| 2.5 体表数据测量 |
| 2.5.1 人体三维扫描仪 |
| 2.5.2 体表标志点位置标记 |
| 2.5.3 体表三维扫描 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 目标体表网格模型建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基准体表网格模型确定 |
| 3.2.1 驾驶姿态基准模型 |
| 3.2.2 站立姿态基准模型 |
| 3.2.3 基准体表标志点坐标提取 |
| 3.3 目标体表几何模型建立 |
| 3.3.1 目标体表数据清理 |
| 3.3.2 目标体表标志点坐标提取 |
| 3.3.3 目标体表几何修复 |
| 3.4 目标体表几何模型网格化 |
| 3.4.1 初次网格变换 |
| 3.4.2 二次网格变换 |
| 3.4.3 网格变换误差分析 |
| 3.4.4 网格对称处理 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 参数化体表模型建模与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 目标体表网格模型统计学分析 |
| 4.2.1 广义普氏分析 |
| 4.2.2 主成分分析 |
| 4.2.3 回归分析 |
| 4.3 参数化体表模型建立与验证 |
| 4.3.1 驾驶姿态参数化体表模型 |
| 4.3.2 站立姿态参数化体表模型 |
| 4.4 参数化体表模型应用与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 致谢 |
（9）面向安全移乘任务的多福祉机器人交互方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机器人研究现状 |
| 1.2.2 移乘场景下人机交互关键技术研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于多福祉机器人的移乘行为实验平台 |
| 2.1 福祉机器人结构及功能 |
| 2.2 基于多福祉机器人的智能房间 |
| 2.3 自主移乘行为安全性测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 起床-入座移乘系统模型与分析 |
| 3.1 起床-入座移乘系统运动规划 |
| 3.2 下肢入座模型建立与移乘点计算 |
| 3.2.1 入座模型建立及移乘点计算 |
| 3.2.2 移乘点补偿 |
| 3.2.3 仿真与实验 |
| 3.3 复杂背景下移乘者动态位姿识别 |
| 3.3.1 移乘过程噪声分析 |
| 3.3.2 基于双激光雷达的移乘者位姿识别系统 |
| 3.3.3 多维轮廓检测算法 |
| 3.3.4 双层联合概率数据关联算法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 起床-入座移乘系统控制方法 |
| 4.1 基于移乘者动态位姿的机器人控制策略 |
| 4.2 机器人运动学与动力学模型 |
| 4.3 机器人运动规划方法 |
| 4.3.1 路径规划方法 |
| 4.3.2 机器人控制方法 |
| 4.4 实验与分析 |
| 4.4.1 复杂背景下路径追踪实验 |
| 4.4.2 移乘仿真与实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 站立-行走移乘系统模型与分析 |
| 5.1 站立-行走移乘系统运动规划 |
| 5.2 站立-行走移乘中的步行方向意图识别 |
| 5.2.1 前臂压力检测 |
| 5.2.2 基于规则进化策略的距离型模糊推理 |
| 5.2.3 模糊规则库建立 |
| 5.3 步行状态意图状态识别 |
| 5.3.1 步行意图特征参数识别 |
| 5.3.2 节点迭代型模糊推理Petri网算法 |
| 5.3.3 异常步态FPN模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 站立-行走移乘系统控制方法 |
| 6.1 站立-行走移乘系统控制策略 |
| 6.2 机器人运动学与动力学模型 |
| 6.3 机器人运动规划方法 |
| 6.3.1 基于图像视觉伺服的机器人导航方法 |
| 6.3.2 机器人控制方法 |
| 6.4 实验与分析 |
| 6.4.1 多方向模糊推理系统 |
| 6.4.2 步行康复训练机器人压力控制实验 |
| 6.4.3 步行状态推理算例分析 |
| 6.4.4 异常状态识别 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 移乘安全性评估 |
| 7.1 基于多福祉机器人系统的连续移乘行为实验 |
| 7.2 安全性评价 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 全文结论 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（10）柔性膝关节外骨骼结构设计和控制系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 膝关节外骨骼国内外研究现状 |
| 1.3.2 鲍登绳驱动国内外研究现状 |
| 1.3.3 国内外研究现状简析 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 膝关节外骨骼机械系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 人体关节运动功能分析 |
| 2.2.1 人体下肢生理学结构 |
| 2.2.2 人体步态周期 |
| 2.3 膝关节外骨骼设计参数 |
| 2.3.1 膝关节关节信息采集 |
| 2.3.2 膝关节外骨骼设计参数 |
| 2.4 膝关节外骨骼结构设计 |
| 2.4.1 结构设计 |
| 2.4.2 重要部件强度校核 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 鲍登绳摩擦建模和拉力控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 鲍登绳系统选择 |
| 3.3 鲍登绳系统建模 |
| 3.3.1 鲍登绳摩擦力建模 |
| 3.3.2 粒子群优化算法 |
| 3.3.3 鲍登绳弯曲角度建模 |
| 3.3.4 RMS滤波器设计 |
| 3.4 控制系统设计 |
| 3.5 实验系统搭建 |
| 3.6 实验结果及分析 |
| 3.6.1 鲍登绳弯曲角度验证 |
| 3.6.2 鲍登绳摩擦力模型验证 |
| 3.6.3 鲍登绳前馈补偿算法验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 外骨骼控制算法研究与仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 外骨骼系统阻抗补偿 |
| 4.3 基于PID控制的定步长控制算法设计 |
| 4.3.1 PID控制 |
| 4.3.2 基于RBF神经网络的补偿控制 |
| 4.3.3 基于PID控制的控制算法仿真 |
| 4.4 基于导纳控制的变步长控制算法设计 |
| 4.4.1 导纳控制器设计 |
| 4.4.2 基于无源性理论的控制器 |
| 4.4.3 基于导纳控制的控制算法仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、AN EFFECTIVE HUMAN LEG MODELING METHOD（论文参考文献）
- [1]列车碰撞被动安全性与司乘人员冲击生物损伤研究进展[J]. 敬霖,刘凯,王成全. 爆炸与冲击, 2021(12)
- [2]面向弱能人群的助行外骨骼机器人系统研究[D]. 张宗伟. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]基于信道状态信息的无线智能感知关键技术研究[D]. 郝占军. 兰州交通大学, 2021(01)
- [4]基于体感反馈的外肢体主动安全技术研究[D]. 李文杰. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]下肢康复外骨骼机器人结构设计与分析[D]. 李龙飞. 天津工业大学, 2021(01)
- [6]心血管健康管理方案知识库构建及个性化方案智能生成与量化研究[D]. 张威强. 上海交通大学, 2020(01)
- [7]足地作用力学建模及在跖行四足机器人设计仿真中的应用[D]. 杨传潇. 哈尔滨工业大学, 2020
- [8]基于中国人体特征的参数化人体体表模型建模研究[D]. 王恒. 烟台大学, 2020(02)
- [9]面向安全移乘任务的多福祉机器人交互方法[D]. 赵东辉. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [10]柔性膝关节外骨骼结构设计和控制系统研究[D]. 张浩. 哈尔滨工业大学, 2020(01)