目錄
第1章 緒論 1
1.1 生機電一體化機器人的產(chǎn)生 1
1.2 生機電一體化機器人概述 3
1.3 生機電一體化機器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5
1.3.1 智能假肢手 5
1.3.2 其他生機電一體化系統(tǒng) 13
本章小結(jié) 18
參考文獻 18
第2章 人手運動特性及解析 20
2.1 人手解剖學(xué)結(jié)構(gòu) 20
2.1.1 人手骨骼結(jié)構(gòu) 20
2.1.2 人手肌肉 22
2.1.3 人手肌腱連接 26
2.1.4 上肢肌群協(xié)同驅(qū)動 27
2.2 人手運動特性 28
2.2.1 人手基本運動信息 31
2.2.2 人手抓取姿勢分類 34
2.3 人手運動功能解析 34
2.3.1 人手數(shù)據(jù)采集 36
2.3.2 人手運動數(shù)據(jù)集 39
2.3.3 人手運動解析與模型構(gòu)建 44
本章小結(jié) 44
參考文獻 44
第3章 生機電一體化機器人的機構(gòu)設(shè)計 47
3.1 欠驅(qū)動假肢手機構(gòu)設(shè)計概述 47
3.1.1 欠驅(qū)動概述 47
3.1.2 假肢手自由度配置 49
3.1.3 假肢手驅(qū)動技術(shù) 50
3.2 欠驅(qū)動假肢手的典型機構(gòu)設(shè)計實例 51
3.2.1 全耦合欠驅(qū)動假肢手機構(gòu)設(shè)計 51
3.2.2 自適應(yīng)欠驅(qū)動假肢手機構(gòu)設(shè)計 55
3.2.3 耦合-自適應(yīng)欠驅(qū)動假肢手機構(gòu)設(shè)計 56
3.2.4 指向協(xié)同欠驅(qū)動假肢手機構(gòu)設(shè)計 60
3.2.5 全局協(xié)同欠驅(qū)動假肢手機構(gòu)設(shè)計 62
本章小結(jié) 65
參考文獻 65
第4章 生機電一體化機器人的傳感及控制 67
4.1 機器人傳感器概述 67
4.1.1 機器人外部傳感器 67
4.1.2 機器人內(nèi)部傳感器 70
4.2 假肢手傳感器設(shè)計實例 73
4.2.1 基于巨磁阻效應(yīng)的位置傳感器 73
4.2.2 基于 MEMS 的微型六維指尖力/力矩傳感器 74
4.2.3 基于紅外反射的接近寬傳感器 77
4.2.4 基于量子隧道效應(yīng)的三維力觸覺傳感器 79
4.3 假肢手控制系統(tǒng)設(shè)計及集成 83
4.3.1 分布式控制系統(tǒng) 83
4.3.2 集中式控制系統(tǒng) 90
4.3.3 假肢手控制系統(tǒng)集成 93
4.4 假肢手控制方法 98
4.4.1 位置控制 99
4.4.2 沖擊控制和力控制 102
4.4.3 阻抗控制 105
本章小結(jié) 107
參考文獻 107
第5章 生機電一體化機器人的神經(jīng)控制 108
5.1 生物信號的概述 108
5.1.1 生物電信號 108
5.1.2 其他生物信號 112
5.2 肌電信號的生理基礎(chǔ) 112
5.2.1 動作電位的產(chǎn)生 113
5.2.2 神經(jīng)沖動的傳導(dǎo) 114
5.2.3 肌電信號的形成 115
5.3 肌電信號采集系統(tǒng) 117
5.3.1 肌電傳感器 117
5.3.2 肌電信號預(yù)處理 120
5.3.3 肌電信號采集系統(tǒng)設(shè)計實例 121
5.4 基于肌電信號的人手運動識別 123
5.4.1 肌電信號特征提取 124
5.4.2 基于機電信號的人手運動估計 127
5.4.3 運動單元動作電位序列反解 129
5.5 腦機接口及其應(yīng)用 131
5.5.1 腦機接口的分類 131
5.5.2 腦電信號采集系統(tǒng) 131
5.5.3 腦電信號處理 132
5.5.4 腦電信號特征提取 134
5.5.5 腦機接口在主機電一體化機器人的應(yīng)用 137
5.6 多模態(tài)生機接口及其應(yīng)用 138
5.6.1 表面機電與慣性測量單元融合的生機接口 138
5.6.2 表面機電與肌音圖融合的生機接口 139
5.6.3 表面機電與肌力圖融合的生機接口 139
5.6.4 表面機電與肌肉超聲圖融合的生機接口 140
5.6.5 表面機電與近紅外光譜融合的生機接口 140
5.6.6 表面機電與腦電融合的生機接口 141
本章小結(jié) 142
參考文獻 142
第6章 生機電一體化機器人的感覺反饋 144
6.1 感覺反饋的生理基礎(chǔ) 144
6.1.1 皮膚的機械感受器 144
6.1.2 軀體本體感器官 147
6.1.3 軀體感覺中樞 147
6.1.4 軀體感覺傳導(dǎo)通路 148
6.2 生機電一體化機器人的感覺反饋方式 150
6.2.1 電刺激反饋 150
6.2.2 振動反饋 152
6.2.3 力反饋 152
6.2.4 其他反饋方式 153
6.3 電刺激反饋概述 154
6.3.1 電觸覺的神經(jīng)基礎(chǔ) 154
6.3.2 電觸覺特性 155
6.3.3 神經(jīng)纖維模型 157
6.4 電觸覺系統(tǒng) 161
6.4.1 電刺激電極 161
6.4.2 電刺激器 166
6.5 電刺激對肌電信號的干擾抑制方法 167
6.5.1 電刺激對肌電信號的干擾 168
6.5.2 基于雙相電刺激的噪聲抑制 168
6.5.3 基于自適應(yīng)濾波算法的電刺激噪聲抑制 169
6.6 感覺反饋策略 171
6.6.1 感覺替代 171
6.6.2 模態(tài)匹配 173
6.6.3 軀體特定區(qū)匹配 173
6.6.4 多模態(tài)反饋 174
本章小結(jié) 175
參考文獻 176