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本書在簡要介紹上肢康復(fù)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，對可穿戴式上肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進(jìn)行了深入研究;在機(jī)器人結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對上肢康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)進(jìn)行分析，并基于運(yùn)動學(xué)分析結(jié)果，研究了機(jī)器人軌跡規(guī)劃方法;針對腕關(guān)節(jié)柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)支撐彈簧具有側(cè)向彎曲特性，在充分考慮彈簧軸向柔性振動和徑向柔性振動以及考慮彈簧軸向位移和柔性振動兩種工況下，提出了一種有限轉(zhuǎn)動張量和力與力矩平衡方程相結(jié)合的方法，驗證了實驗機(jī)構(gòu)的合理性和分析方法的正確性;針對腦卒中偏癱患者的被動康復(fù)訓(xùn)練軌跡跟蹤問題，提出了一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代學(xué)習(xí)方法，提高了系統(tǒng)的跟蹤性能及軌跡跟蹤誤差的收斂速度。本書可供從事上肢康復(fù)機(jī)器人研究的科研人員學(xué)習(xí)參考，也可作為相關(guān)專業(yè)的研究生或高年級本科生的教材。

人口老齡化的加劇、生活節(jié)奏的加快以及不良飲食習(xí)慣、環(huán)境等因素的影響，使得由腦卒中等原因造成的肢體運(yùn)動障礙人數(shù)迅速增長，給患者家庭和社會帶來沉重的負(fù)擔(dān)。臨床研究表明，病發(fā)后越早進(jìn)行康復(fù)功能訓(xùn)練，越能最大程度地減少后遺癥、降低致殘率。康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用為上肢康復(fù)訓(xùn)練開辟了新的有效途徑，能夠?qū)⒖祻?fù)醫(yī)師從徒手高強(qiáng)度的康復(fù)訓(xùn)練中解放出來，有效促進(jìn)社會康復(fù)治療事業(yè)的發(fā)展。本書針對腦卒中患者中、后期主、被動康復(fù)訓(xùn)練的問題，探尋各康復(fù)階段中不同患者的康復(fù)需求，設(shè)計開發(fā)了繩索驅(qū)動、串并聯(lián)相結(jié)合的上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)康復(fù)系統(tǒng)，能夠牽引有運(yùn)動功能障礙的上肢，實現(xiàn)多個關(guān)節(jié)運(yùn)動，完成活動范圍與幅度較大的運(yùn)動訓(xùn)練。對提高康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)水平、推動康復(fù)機(jī)器人與智能醫(yī)療系統(tǒng)臨床應(yīng)用技術(shù)推廣具有重要的理論意義和參考價值。
本書在簡要介紹上肢康復(fù)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，對可穿戴式上肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進(jìn)行了深入研究;在機(jī)器人結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對上肢康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)進(jìn)行分析，并基于運(yùn)動學(xué)分析結(jié)果，研究了機(jī)器人軌跡規(guī)劃方法;針對腕關(guān)節(jié)柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)支撐彈簧具有側(cè)向彎曲特性，在充分考慮彈簧軸向柔性振動和徑向柔性振動以及考慮彈簧軸向位移和柔性振動兩種工況下，提出了一種有限轉(zhuǎn)動張量和力與力矩平衡方程相結(jié)合的方法，驗證了實驗機(jī)構(gòu)的合理性和分析方法的正確性;針對腦卒中偏癱患者的被動康復(fù)訓(xùn)練軌跡跟蹤問題，提出了一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代學(xué)習(xí)方法，提高了系統(tǒng)的跟蹤性能及軌跡跟蹤誤差的收斂速度。
本書在編寫過程中，得到了北京大學(xué)喻俊志教授、長春工程學(xué)院張邦成教授、長春工業(yè)大學(xué)孫中波教授以及孫建偉教授的大力支持，在編寫及校對過程中，吉林省智能制造技術(shù)工程研究中心高墨堯、李爽、劉帥、李也等多位同學(xué)也做了很多工作，在此一并向他們表示衷心感謝!
本書相關(guān)的研究工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項目基于最優(yōu)訓(xùn)練路徑的上肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究(51875047)、吉林省科技廳重點(diǎn)研發(fā)項目繩索驅(qū)動上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā) (20220204102YY)、吉林省教育廳項目基于張拉機(jī)構(gòu)特性的上肢康復(fù)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)(JJKH20200658KJ)的資助。
限于作者水平，不妥之處在所難免，懇請讀者和相關(guān)專家批評指正。

著者

第1章緒論001
1.1 背景及目的、意義002
1.2 偏癱康復(fù)理論及訓(xùn)練方法分析003
1.2.1 腦卒中及腦可塑性003
1.2.2 腦卒中偏癱康復(fù)訓(xùn)練方式004
1.2.3 臨床康復(fù)訓(xùn)練方法006
1.2.4 基于康復(fù)機(jī)器人的康復(fù)訓(xùn)練方法007
1.3 上肢康復(fù)機(jī)器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀008
1.3.1 末端導(dǎo)引式康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀008
1.3.2 外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀010
1.4 上肢康復(fù)機(jī)器人控制策略研究現(xiàn)狀016
1.5 本書的主要內(nèi)容018

第2章人體上肢關(guān)節(jié)運(yùn)動分析及機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計023
2.1 人體上肢解剖學(xué)分析及數(shù)據(jù)采集024
2.1.1 肩關(guān)節(jié)分析024
2.1.2 肘關(guān)節(jié)分析026
2.1.3 腕關(guān)節(jié)分析027
2.1.4 人體上肢運(yùn)動數(shù)據(jù)采集028
2.2 上肢康復(fù)機(jī)器人各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計032
2.2.1 肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計033
2.2.2 肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計035
2.2.3 腕關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計037
2.3 上肢康復(fù)機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)041
2.4 本章小結(jié)042

第3章上肢康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)分析043
3.1 上肢康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析044
3.1.1 正運(yùn)動學(xué)044
3.1.2 逆運(yùn)動學(xué)048
3.1.3 工作空間分析049
3.2 上肢康復(fù)機(jī)器人動力學(xué)分析053
3.3 上肢康復(fù)機(jī)器人仿真分析060
3.3.1 運(yùn)動學(xué)仿真分析060
3.3.2 動力學(xué)仿真分析061
3.4 康復(fù)機(jī)器人關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃064
3.5 本章小結(jié)067

第4章繩索驅(qū)動腕部柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)力學(xué)性能分析069
4.1 腕關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)小撓度性能分析070
4.1.1 考慮柔性振動因素的系統(tǒng)動力學(xué)建模070
4.1.2 逆運(yùn)動學(xué)和靜力學(xué)分析074
4.1.3 腕關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)小撓度仿真分析077
4.1.4 腕關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間分析079
4.2 腕關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)大撓度性能分析079
4.2.1 運(yùn)動學(xué)參數(shù)配置080
4.2.2 壓縮彈簧參數(shù)配置081
4.2.3 逆運(yùn)動學(xué)和靜力學(xué)分析083
4.2.4 腕關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)大撓度仿真分析089
4.3 本章小結(jié)091

第5章上肢康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計093
5.1 RBFNN-ILC 控制器構(gòu)建與分析094
5.1.1 迭代學(xué)習(xí)控制094
5.1.2 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制095
5.1.3 RBFNN-ILC控制器設(shè)計095
5.1.4 穩(wěn)定性分析099
5.1.5 仿真分析100
5.2 基于RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑�？刂茦�(gòu)建與分析103
5.2.1 系統(tǒng)模型建立及問題描述103
5.2.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近的滑模控制104
5.2.3 基于單參數(shù)的自適應(yīng)滑�？刂�105
5.2.4 穩(wěn)定性分析106
5.2.5 仿真分析108
5.3 本章小結(jié)113

第6章上肢康復(fù)機(jī)器人樣機(jī)研制及實驗研究115
6.1 上肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)搭建及測試實驗116
6.2 腕關(guān)節(jié)運(yùn)動能力實驗118
6.3 基于最優(yōu)訓(xùn)練路徑的上肢康復(fù)機(jī)器人實驗研究122
6.3.1 被動運(yùn)動康復(fù)訓(xùn)練實驗122
6.3.2 主動運(yùn)動康復(fù)訓(xùn)練實驗126
6.3.3 示教訓(xùn)練實驗131
6.4 本章小結(jié)134

參考文獻(xiàn)135

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