作為一本有關外骨骼機器人的專著，本書的章節設計基本滿足要求。書稿內容具有一定的專業性，針對人體上肢外骨骼康復訓練機器人以及下肢外骨骼機器人的原理和結構設計進行了闡述，適合外骨骼機器人設計與開發等相關技術人員以及對外骨骼機器人有興趣的讀者閱讀。

●第1章緒論1
1.1外骨骼機器人研究意義1
1.2外骨骼機器人研究現狀2
1.3醫用外骨骼機器人研究現狀5
1.4外骨骼機器人控制策略現狀8
1.5本章小結10
第2章扭繩驅動技術研究11
2.1扭繩驅動方式結構12
2.2扭繩驅動方式的數學模型13
2.3扭繩驅動方式數學模型的實驗驗證16
2.4本章小結25
第3章外骨骼機器人的機械設計26
3.1人體上肢解剖學結構26
3.2人體上肢動力學建模研究28
3.3外骨骼機器人設計標準33
3.4可穿戴外骨骼康復訓練機器人的機械結構設計34
3.4.1目標人群的身材尺寸34
3.4.2上肢外骨骼康復訓練機器人機械本體設計37
3.4.3上肢外骨骼康復訓練機器人驅動結構設計40
3.4.4上肢外骨骼康復訓練機器人肩部串聯結構設計41
3.5本章小結43
第4章外骨骼機器人控制研究44
4.1上肢外骨骼機器人單軸控制44
4.1.1繫統建模45
4.1.2直流電機傳遞函數46
4.1.3扭繩傳遞函數48
4.2雙端反向對拉扭繩驅動器的初始化50
4.3扭繩驅動關節同步控制研究52
4.3.1扭繩驅動關節同步繫統實驗裝置52
4.3.2扭繩驅動關節同等控制策略研究55
4.3.3扭繩驅動關節的交叉耦合同步控制策略研究58
4.3.4扭繩驅動關節基於LQR的優化控制研究61
4.4本章小結73
第5章外骨骼機器人自適應魯棒控制74
5.1繫統的非線性74
5.2自適應魯棒控制75
5.2.1自適應控制器設計75
5.2.2自適應魯棒控制器設計77
5.3基於自適應魯棒的交叉耦合同步控制策略83
5.4基於Arduino Uno的自適應魯棒控制器實現89
5.4.1Arduino的介紹89
5.4.2Arduino Uno的多機通信90
5.4.3控制算法的移植91
5.5本章小結92
第6章人體上肢運動特征分析93
6.1上肢運動軌跡識別93
6.1.1人體骨骼的坐標表示93
6.1.2肩關節和肘關節轉動角度計算方法95
6.2基於卡爾曼濾波器上肢軌跡跟蹤預測96
6.2.1卡爾曼濾波器原理介紹97
6.2.2卡爾曼濾波器在軌跡跟蹤預測中的應用97
6.2.3上肢運動軌跡跟蹤預測算法98
6.2.4實驗結果分析99
6.3人體上肢運動軌跡跟蹤103
6.4本章小結105
第7章下肢生理結構與運動機理106
7.1人體空間坐標繫106
7.2下肢關節及其運動特點107
7.3步態特征分析110
7.4步態周期劃分111
7.5數據采集繫統方案設計112
7.5.1姿態角度傳感器113
7.5.2微控制器STM32F051K8114
7.5.3運動MPU9250115
7.5數與歐拉角115
7.5.5壓力傳感器117
7.6傳感器部署方案118
7.7實驗數據采集119
7.7.1姿態角度傳感器數據采集119
7.7.2壓力傳感器數據采集122
7.7.3實驗數據123
7.8本章小結125
第8章下肢外骨骼步態預測方法126
8.1棧式自編碼器126
8.2長短時記憶神經網絡128
8.3SAE-LSTM模型構建129
8.4SAE-LSTM模型優化算法131
8.4.1梯度下降法131
8.4.2Momentum算法133
8.4.3Adagrad算法134
8.4.4RMSprop算法135
8.4.5Adam算法136
8.5SAE-LSTM神經網絡訓練流程137
8.6實驗過程139
8.6.1實驗環境139
8.6.2實驗結果與分析139
8.7本章小結144
參考文獻145

外骨骼機器人在單兵軍事作戰裝備、醫療康復、救災救援、公共安全、教育娛樂、重大科學研究等方面都有重要應用。在我國勞動力成本快速上漲，人口老齡化問題日益嚴重的形勢下，外骨骼機器人發展的潛力巨大。本書在分析外骨骼機器人國內外研發現狀的基礎上，以中風患者的康復訓練外骨骼機器人、下肢助力外骨骼機器人為例，重點介紹外骨骼康復訓練機器人的機械設計、驅動方式與控制策略。介紹針對外骨骼機器人驅動器的自適應魯棒控制的交叉耦合同步控制策略。同時介紹如何將深度學習技術融入外骨骼機器人操作者的行為動態分析中，提高外骨骼機器人的隨動控制效率和準確率。本書可以作為外骨骼機器人設計與開發等相關技術人員的參考書，對外骨骼機器人有興趣的讀者也可以從本書中得到啟迪。

蔣磊 著