《步行机器人和动力型假肢》

序1

绪言1

目 录1

第一章步行机器人的数学模型7

§1-1步行分析模型的概况7

1-1-1有限状态理论模型7

1-1-2运动学模型和静态稳定性8

1-1-3动态模型和被动稳定性9

1-1-4应用最优理论研究类人型步行14

1-1-5其他模型21

1-2-1程序式协调控制的方法25

§1-2应用程序式协调控制的运动综合法25

1-2-2类人型机构的特殊性26

1-2-3零力矩点和动态关系28

1-2-4两脚支撑期32

1-2-5应用实例－1：最简单的类人型系统步行34

1-2-6应用实例－2：手臂固定的类人型系统步行43

§1-3用欧拉角表达步行系统的通用数学模型48

1-3-1基本概念48

1-3-2用欧拉角表达机械模型50

（1）构件的旋转运动51

（2）构件的线运动55

（3）关节处的力矩59

（4）运动方程式62

（5）边界条件63

1-3-3数学模型的应用实例64

§1-4用计算机编写空间机构的数学模型75

1-4-1基本关系76

（1）运动副的组合78

（2）关节的转动79

（3）速度和加速度80

（4）惯性力和惯性力矩81

（5）杆的关系式82

1-4-2 KINPAIR算法83

1-4-3单脚支撑期间的关系式84

（1）机构组成的描述85

（2）编写运动方程式87

（3）编写动态关系式90

1-4-4两脚支撑期间的关系式92

（1）联接矩阵92

（2）闭式链位置的决定95

（3）速度和加速度95

（4）闭式链的运动97

1-4-5开式形态的驱动机构的关系式99

（1）决定构件和关节的位置101

（2）速度和加速度101

（3）惯性力和惯性力矩102

（4）机构的平衡条件103

（5）应用范围和例题103

第二章控制算法和步行的稳定性106

§2-1姿态的稳定性106

§2-2稳定形态的步行机械121

§2-3用近似模型研究稳定的两足步行126

§2-4类人型系统的步行姿态稳定性136

§ 2-5稳定步行姿态的规范和控制算法138

§2-6依靠测定地面反力的姿态控制151

§2-7类人型系统的稳定裕量158

§2-8两足步行用的专用控制器的组成166

第三章能量分析和步行机械的设计167

§3-1协调控制及其解167

§3-2能量分析169

§3-3 频率分析202

§3-4驱动装置的数学模型203

§3-5外骨骼动力型辅助器的设计214

3-5-1连杆式动力型辅助器214

3-5-3动力型辅助器215

3-5-2半动力型辅助器215

3-5-4动力型辅助器的控制回路217

3-5-5 临床实验217

3-5-6改进217

§3-6各国的步行机械221

3-6-1美国221

3-6-2英国224

3-6-3 日本226

3-6-4苏联229

3-6-5意大利233

2．程序——GAIT234

1．综合人工两足步行的准备工作234

附录两足步行系统的软件234

3．程序——BIDYN237

4．子程序——DERIV241

5．程序——MOMA243

6．程序——SERVO245

7．子程序——DYNRPT246

8．子程序——HRPT247

结束语和附图248

索引288

参考文献291