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第1章 骨骼肌收缩的力产生机理1

1.1 骨骼肌的解剖学形态1

1.1.1 宏观结构1

1.1.2 介观结构2

1.1.3 微观结构2

1.2 骨骼肌收缩的力产生机理：兴奋-收缩偶联3

1.2.1 运动神经元与神经-肌肉接头4

1.2.2 肌梭传入神经突触后的动力系统-Markov模型14

参考文献25

第2章 骨骼肌收缩的生物力学建模29

2.1 驱动与控制过程建模31

2.2 骨骼肌的力产生建模44

2.2.1 经典模型44

2.2.2 单分子马达运行的多力场耦合机理51

2.2.3 分子马达的集体运行特性60

2.2.4 骨骼肌收缩的4M模型69

2.2.5 肌小节收缩的新型半唯象模型80

参考文献92

第3章 基于sEMG信号的骨骼肌激活状态与收缩力估计96

3.1 sEMG信号的产生机理96

3.2 sEMG信号实时特征提取与收缩力估计97

3.2.1 传统提取方法97

3.2.2 微分式提取方法98

3.2.3 信号实时特征提取实验及各方法的效果比较99

3.2.4 基于相图的能量核提取方法与收缩力估计105

参考文献118

第4章 基于骨骼肌生物力学模型的人机力交互接口及外骨骼机器人技术121

4.1 下肢外骨骼康复机器人123

4.1.1 发展现状124

4.1.2 关键技术128

4.1.3 人体下肢解剖学结构与步态特征134

4.1.4 下肢外骨骼机器人本体仿生设计139

4.1.5 下肢外骨骼机器人硬件系统159

4.1.6 下肢外骨骼机器人软件系统166

4.2 基于多源信号的生机电一体化人机交互接口与主动柔顺控制170

4.2.1 研究对象171

4.2.2 膝关节骨肌系统172

4.2.3 基于力交互的多源信号融合175

4.2.4 人机协调控制原理186

4.2.5 生机电一体化协调控制策略189

4.2.6 主动柔顺控制效果192

参考文献206

第5章 基于力控制的外骨骼机器人临床康复技术214

5.1 下肢外骨骼康复机器人系统集成214

5.1.1 康复机器人机械本体结构215

5.1.2 康复机器人控制系统216

5.1.3 康复策略的制订218

5.1.4 康复机器人系统软件219

5.2 复合康复策略220

5.2.1 被动康复策略221

5.2.2 主动康复策略222

5.2.3 递进式康复策略223

5.2.4 基于物联网的远程康复策略225

5.3 临床康复试验228

5.3.1 外骨骼机器人空载检测228

5.3.2 外骨骼康复机器人应用实验228

5.3.3 实验装置及病人选取235

5.3.4 临床实验目的、过程及方法236

5.3.5 实验评价指标及统计方法236

5.4 对照实验结果与分析237

5.4.1 临床实验结果与案例237

5.4.2 实验结果分析240

参考文献241

第6章 基于骨骼肌生物力学模型的仿生骨骼肌设计243

6.1 骨骼肌仿生技术概况244

6.2 生物骨骼肌特性辨识及建模255

6.2.1 骨骼肌生物特性辨识255

6.2.2 骨骼肌收缩特性建模259

6.3 驱动-传感-结构一体化的SMA人工骨骼肌265

6.3.1 SMA关键技术265

6.3.2 基于SMA的人工骨骼肌设计实现268

6.3.3 SMA自传感特性275

6.3.4 SMA自传感模型的应用290

6.4 SMA人工骨骼肌迟滞模型与补偿控制292

6.4.1 迟滞特性描述293

6.4.2 迟滞模型298

6.4.3 SMA的SBH模型302

6.4.4 逆SBH模型及前馈补偿307

6.5 SMA人工骨骼肌在踝足康复系统中的应用309

6.5.1 SMA-AM踝足矫形装置（SMA-AFO）310

6.5.2 SMA-AFO系统综合动力学建模312

6.5.3 SMA-AFO的滑模控制314

6.5.4 实验研究319

参考文献322