第1章 緒論001
1.1 背景及目的、意義002
1.2 偏癱康復理論及訓練方法分析003
1.2.1 腦卒中及腦可塑性003
1.2.2 腦卒中偏癱康復訓練方式004
1.2.3 臨床康復訓練方法006
1.2.4 基於康復機器人的康復訓練方法007
1.3 上肢康復機器人的國內外發展現狀008
1.3.1 末端導引式康復機器人繫統發展現狀008
1.3.2 外骨骼式上肢康復機器人發展現狀010
1.4 上肢康復機器人控制策略研究現狀016
1.5 本書的主要內容018

第2章 人體上肢關節運動分析及機器人結構設計023
2.1 人體上肢解剖學分析及數據采集024
2.1.1 肩關節分析024
2.1.2 肘關節分析026
2.1.3 腕關節分析027
2.1.4 人體上肢運動數據采集028
2.2 上肢康復機器人各關節結構設計032
2.2.1 肩關節結構設計033
2.2.2 肘關節結構設計035
2.2.3 腕關節結構設計037
2.3 上肢康復機器人總體結構041
2.4 本章小結042

第3章 上肢康復機器人運動學與動力學分析043
3.1 上肢康復機器人運動學分析044
3.1.1 正運動學044
3.1.2 逆運動學048
3.1.3 工作空間分析049
3.2 上肢康復機器人動力學分析053
3.3 上肢康復機器人仿真分析060
3.3.1 運動學仿真分析060
3.3.2 動力學仿真分析061
3.4 康復機器人關節空間軌跡規劃064
3.5 本章小結067

第4章 繩索驅動腕部柔性並聯機構力學性能分析069
4.1 腕關節並聯機構小撓度性能分析070
4.1.1 考慮柔性振動因素的繫統動力學建模070
4.1.2 逆運動學和靜力學分析074
4.1.3 腕關節並聯機構小撓度仿真分析077
4.1.4 腕關節並聯機構工作空間分析079
4.2 腕關節並聯機構大撓度性能分析079
4.2.1 運動學參數配置080
4.2.2 壓縮彈簧參數配置081
4.2.3 逆運動學和靜力學分析083
4.2.4 腕關節並聯機構大撓度仿真分析089
4.3 本章小結091

第5章 上肢康復機器人控制繫統設計093
5.1 RBFNN-ILC 控制器構建與分析094
5.1.1 迭代學習控制094
5.1.2 RBF神經網絡控制095
5.1.3 RBFNN-ILC控制器設計095
5.1.4 穩定性分析099
5.1.5 仿真分析100
5.2 基於RBF 神經網絡的滑模控制構建與分析103
5.2.1 繫統模型建立及問題描述103
5.2.2 基於RBF神經網絡逼近的滑模控制104
5.2.3 基於單參數的自適應滑模控制105
5.2.4 穩定性分析106
5.2.5 仿真分析108
5.3 本章小結113

第6章 上肢康復機器人樣機研制及實驗研究115
6.1 上肢康復機器人繫統搭建及測試實驗116
6.2 腕關節運動能力實驗118
6.3 基於訓練路徑的上肢康復機器人實驗研究122
6.3.1 被動運動康復訓練實驗122
6.3.2 主動運動康復訓練實驗126
6.3.3 示教訓練實驗131
6.4 本章小結134

參考文獻135

人口老齡化的加劇、生活節奏的加快以及不良飲食習慣、環境等因素的影響，使得由腦卒中等原因造成的肢體運動障礙人數迅速增長，給患者家庭和社會帶來沉重的負擔。臨床研究表明，病發後越早進行康復功能訓練，越能程度地減少後遺癥、降低致殘率。康復機器人繫統的應用為上肢康復訓練開闢了新的有效途徑，能夠將康復醫師從徒手高強度的康復訓練中解放出來，有效促進社會康復治療事業的發展。本書針對腦卒中患者中、後期主、被動康復訓練的問題，探尋各康復階段中不同患者的康復需求，設計開發了繩索驅動、串並聯相結合的上肢外骨骼康復機器人關節結構康復繫統，能夠牽引有運動功能障礙的上肢，實現多個關節運動，完成活動範圍與幅度較大的運動訓練。對提高康復機器人繫統技術水平、推動康復機器人與智能醫療繫統臨床應用技術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機器人技術發展的基礎上，對可穿戴式上肢康復機器人結構設計方法進行了深入研究;在機器人結構基礎上，對上肢康復機器人運動學、動力學進行分析，並基於運動學分析結果，研究了機器人軌跡規劃方法;針對腕關節柔性並聯機構支撐彈簧具有側向彎曲特性，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，提出了一種有限轉動張量和力與力矩平衡方程相結合的方法，驗證了實驗機構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訓練軌跡跟蹤問題，提出了一種基於RBF神經網絡迭代學習方法，提高了繫統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，得到了北京大學喻俊志教授、長春工程學院張邦成教授、長春工業大學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工程研究中心高墨堯、李爽、劉帥、李也等多位同學也做了很多工作，在此一並向他們表示衷心感謝!
本書相關的研究工作得到了國家自然科學基金面上項目“基於訓練路徑的上肢康復機器人結構設計方法研究”(51875047)、吉林省科技廳重點研發項目“繩索驅動上肢外骨骼康復機器人關鍵技術研究與開發” (20220204102YY)、吉林省教育廳項目“基於張拉機構特性的上肢康復機器人關鍵技術研究與開發”(JJKH20200658KJ)的資助。
限於作者水平，不妥之處在所難免，懇請讀者和相關專家批評指正。

著者