目錄
第1章 緒論 1
1.1 生機(jī)電一體化機(jī)器人的產(chǎn)生 1
1.2 生機(jī)電一體化機(jī)器人概述 3
1.3 生機(jī)電一體化機(jī)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(jī)電一體化系統(tǒng) 13
本章小結(jié) 18
參考文獻(xiàn) 18
第2章 人手運(yùn)動(dòng)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(dòng) 27
2.2 人手運(yùn)動(dòng)特性 28
2.2.1 人手基本運(yùn)動(dòng)信息 31
2.2.2 人手抓取姿勢(shì)分類 34
2.3 人手運(yùn)動(dòng)功能解析 34
2.3.1 人手?jǐn)?shù)據(jù)采集 36
2.3.2 人手運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)集 39
2.3.3 人手運(yùn)動(dòng)解析與模型構(gòu)建 44
本章小結(jié) 44
參考文獻(xiàn) 44
第3章 生機(jī)電一體化機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 47
3.1 欠驅(qū)動(dòng)假肢手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 47
3.1.1 欠驅(qū)動(dòng)概述 47
3.1.2 假肢手自由度配置 49
3.1.3 假肢手驅(qū)動(dòng)技術(shù) 50
3.2 欠驅(qū)動(dòng)假肢手的典型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例 51
3.2.1 全耦合欠驅(qū)動(dòng)假肢手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 51
3.2.2 自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)假肢手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 55
3.2.3 耦合-自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)假肢手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 56
3.2.4 指向協(xié)同欠驅(qū)動(dòng)假肢手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 60
3.2.5 全局協(xié)同欠驅(qū)動(dòng)假肢手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 62
本章小結(jié) 65
參考文獻(xiàn) 65
第4章 生機(jī)電一體化機(jī)器人的傳感及控制 67
4.1 機(jī)器人傳感器概述 67
4.1.1 機(jī)器人外部傳感器 67
4.1.2 機(jī)器人內(nèi)部傳感器 70
4.2 假肢手傳感器設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)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(xiàn) 107
第5章 生機(jī)電一體化機(jī)器人的神經(jīng)控制 108
5.1 生物信號(hào)的概述 108
5.1.1 生物電信號(hào) 108
5.1.2 其他生物信號(hào) 112
5.2 肌電信號(hào)的生理基礎(chǔ) 112
5.2.1 動(dòng)作電位的產(chǎn)生 113
5.2.2 神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo) 114
5.2.3 肌電信號(hào)的形成 115
5.3 肌電信號(hào)采集系統(tǒng) 117
5.3.1 肌電傳感器 117
5.3.2 肌電信號(hào)預(yù)處理 120
5.3.3 肌電信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 121
5.4 基于肌電信號(hào)的人手運(yùn)動(dòng)識(shí)別 123
5.4.1 肌電信號(hào)特征提取 124
5.4.2 基于機(jī)電信號(hào)的人手運(yùn)動(dòng)估計(jì) 127
5.4.3 運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)幼麟娢恍蛄蟹唇?129
5.5 腦機(jī)接口及其應(yīng)用 131
5.5.1 腦機(jī)接口的分類 131
5.5.2 腦電信號(hào)采集系統(tǒng) 131
5.5.3 腦電信號(hào)處理 132
5.5.4 腦電信號(hào)特征提取 134
5.5.5 腦機(jī)接口在主機(jī)電一體化機(jī)器人的應(yīng)用 137
5.6 多模態(tài)生機(jī)接口及其應(yīng)用 138
5.6.1 表面機(jī)電與慣性測(cè)量單元融合的生機(jī)接口 138
5.6.2 表面機(jī)電與肌音圖融合的生機(jī)接口 139
5.6.3 表面機(jī)電與肌力圖融合的生機(jī)接口 139
5.6.4 表面機(jī)電與肌肉超聲圖融合的生機(jī)接口 140
5.6.5 表面機(jī)電與近紅外光譜融合的生機(jī)接口 140
5.6.6 表面機(jī)電與腦電融合的生機(jī)接口 141
本章小結(jié) 142
參考文獻(xiàn) 142
第6章 生機(jī)電一體化機(jī)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(jī)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(jī)電一體化機(jī)器人的感覺反饋方式 150
6.2.1 電刺激反饋 150
6.2.2 振動(dòng)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(duì)肌電信號(hào)的干擾抑制方法 167
6.5.1 電刺激對(duì)肌電信號(hào)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(xiàn) 176