康复工程与生物机械学2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

康复工程与生物机械学PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1. 1康复工程的研究与发展1

1. 1. 1人体功能障碍的类型和康复途径3

1. 1.2康复工程学的研究基础4

1. 1. 3康复工程技术进展5

1. 2生物机械学的研究14

1.2. 1机械学与生物机械学14

1.2.2生物机械学与生物力学16

1. 2. 3生物机械学的研究内容18

1. 3康复工程中的生物机械学研究19

1. 3. 1人体运动的生物机械学模型及应用20

1.3.2人体运动行为的结构与协调性研究21

1.3.3人-机交互原理与方法21

1.3.4人-机界面的分析与设计22

1.3.5人-机系统中机械系统对生理功能的影响22

1. 3. 6人-机一体化系统设计22

1.3.7人体运动功能检测与评定23

1. 4本书内容介绍23

参考文献24

第2章 人体运动功能的描述与评定31

2. 1基于图像识别技术的人体运动轨迹检测31

2.1.1标志点图像识别技术32

2.1.2二维图像的三维重构法39

2. 2人体地面反力检测42

2.2. 1足底压力分布检测43

2.2.2三维合力检测44

2. 3表面肌电信号检测与处理48

2.3. 1模拟放大电路49

2. 3. 2数字滤波处理50

2. 3. 3 sEMG分析和特征提取方法56

2. 4人体上肢运动功能描述与评价63

2. 4. 1臂部关节运动的协调性64

2.4.2臂部运动质量评定72

2.4. 3人手握物时受扰恢复能力82

2. 5人体行走功能评定88

2. 5. 1人体步态对称性评价指标88

2. 5. 2步态对称性指标的应用90

2. 6人体平衡功能描述与评定93

2. 6. 1用重心轨迹变化描述平衡能力与评定指标93

2.6.2人体平衡功能评价方法的应用99

参考文献102

第3章 人体受外界干扰时的平衡策略104

3. 1基于能量分析的人体稳定性度量104

3.1.1向前翻转的稳定性度量——稳定裕量105

3. 1. 2向后翻转的稳定裕量108

3.1.3不同初始条件下的稳定裕量109

3.1.4动力学稳定域110

3.1.5影响稳定性的相关因素112

3.1.6双足步行过程中的稳定性分析115

3. 2人体站立受扰时恢复平衡的生物机械学分析121

3. 2. 1受扰强度的度量121

3. 2. 2不同扰动强度下的平衡恢复策略122

3. 2. 3站立受扰平衡恢复过程中各关节的贡献125

3. 2. 4单跨步平衡恢复时最小跨步长140

3. 3人体自然步态下意外滑动的危险性146

3. 3. 1与意外滑动相关的步态参数146

3.3.2健全人与假肢使用者意外滑动危险性的差异性149

3.4人体发生意外滑动时的平衡恢复策略158

3.4. 1研究平衡恢复策略的实验与分析方法158

3.4. 2健全人意外滑动时的平衡恢复策略164

3.4. 3单侧大腿假肢穿戴者的平衡恢复策略167

3.4.4意外滑倒时的两阶段平衡策略173

3. 5人体滑倒过程中的关节力矩分析175

3. 5. 1多刚体模型的建立176

3. 5. 2系统动力学方程177

3. 5. 3滑倒时关节力矩计算180

3. 6基于平衡恢复策略的假肢安全性188

3. 6. 1通过改善步态降低滑动危险性189

3.6.2通过康复训练提高应急反应能力190

3.6.3增加假肢的防滑倒功能191

3. 6. 4滑倒预警措施192

参考文献192

第4章 人体关节系统生物机械学特性的描述与应用195

4. 1神经肌肉运动控制的生理基础与工程描述195

4.1.1运动控制的层次结构与脊髓反射195

4. 1.2 肌电图与肌电诱发响应201

4.1.3 肌肉收缩的生物机械学模型203

4.1.4关节负载系统的生物机械学模型207

4.1.5考虑脊髓反射的生物机械学模型209

4. 2肢体运动主要生物机械学特性的测量210

4.2. 1肢体运动学参数的测量211

4.2.2肌肉力量与关节机械力矩的测量216

4. 2. 3机械动力学参数测量与关节动态特性测试223

4. 3关节系统生物机械学模型与参数辨识226

4. 3.1关节系统运动的控制模型226

4.3.2系统辨识实验设计231

4.3.3模型参数的估计方法232

4.3.4神经肌肉反射特性的辨识方法237

4.4关节系统生物机械学模型的应用240

4. 4. 1正常人膝关节生物机械学参数的对比240

4.4.2肌肉痉挛对神经肌肉动力学特性的影响245

4.4. 3利用神经肌肉反射特性对痉挛患者进行分级评估248

参考文献250

第5章 膝关节的生物力学分析及应用255

5. 1膝关节模型的建立与发展256

5. 2基于医学图像的三维活体膝关节模型257

5. 2. 1膝关节医学图像源及参数选择257

5.2.2膝关节三维活体模型的建立260

5.2.3膝关节三维模型的导出与有限元模型的建立265

5. 3不同载荷下膝股胫关节的生物力学特性267

5. 3. 1膝股胫关节各组织材料参数及边界条件267

5.3.2采用Abaqus软件的有限元分析269

5.3.3不同载荷下股胫关节的生物力学特性270

5. 4半月板对股胫关节生物力学特性的影响278

5. 4. 1半月板全部切除对膝关节生物力学特性的影响279

5.4. 2半月板单侧切除对膝关节生物力学特性的影响285

5. 4. 3半月板组织参数与连接位置对膝关节生物力学特性的影响290

5. 5股胫关节相对位置对膝关节生物力学特性的影响294

5. 5. 1股胫关节水平面角度的影响295

5. 5. 2股胫关节冠状面角度的影响295

5. 5. 3股胫关节冠状面与水平面角度的联合影响295

5. 6膝关节韧带力学机制分析298

5. 6. 1膝关节前移时韧带的限制作用299

5.6.2膝关节后移时韧带的限制作用300

参考文献304

第6章 上肢假肢系统的生物机械学原理与功能仿生设计307

6. 1人体上肢的解剖结构和运动功能307

6. 2人体上肢肌骨系统运动生物力学分析308

6. 2. 1上肢关节的运动范围308

6. 2. 2上肢的运动机理和运动冗余问题310

6. 3上肢假肢的生物机械学模型312

6. 4肌电控制的假手结构分析与功能仿生设计313

6.4.1肌电假手的仿生结构分析与传动计算313

6.4.2仿生假手的肌电控制316

6. 5仿生假手的智能感觉系统319

6. 5. 1大闭环力感觉反馈320

6.5.2小闭环触滑觉反馈324

6. 6多关节仿生手指机构的运动分析331

6.6. 1人手指的生理参数和运动规律表达式333

6. 6. 2手指机构运动分析与轨迹方程333

6. 7六杆仿生手指机构优化设计337

6. 7. 1设计变量（广义坐标）337

6.7. 2优化设计的约束条件338

6.7.3优化设计数学模型及其求解341

6. 8假肢肘关节仿生机构343

6. 8. 1人体肘关节的驱动原理和等效机构模型343

6.8. 2肘关节机构运动分析344

6.8. 3机构力分析345

6. 9肘关节机构优化设计347

6. 9. 1肘关节机构设计变量347

6. 9. 2优化设计目标函数347

6.9.3约束函数349

6. 9. 4优化设计数学模型和优化结果350

参考文献351

第7章 下肢运动的生物机械学分析与应用353

7. 1概述353

7. 2步行时下肢摆动期的生物机械学分析355

7. 2. 1摆动期力学模型与动力学方程355

7. 2. 2动力学方程的应用358

7. 3不同路况下步态特征与关节力矩361

7. 3. 1不同路况的步态特征361

7. 3. 2不同路况下关节力矩366

7. 3. 3健全者与大腿假肢穿戴者步态的差异性369

7.4 趾关节屈伸对步态的影响370

7. 4. 1实验方法371

7.4.2实验结果373

7.4. 3步态异常的原因377

7. 5下肢肌骨模型与步行时的肌肉力378

7. 5. 1下肢肌肉骨骼模型与动力学方程379

7. 5. 2肌肉健的结构模型及参数380

7. 5. 3关节被动力矩383

7. 5. 4摆动期肌肉力384

7. 5. 5支撑期肌肉力390

7.5.6仿真计算与肌电信号对比392

7. 6四杆机构膝关节性能分析394

7. 6. 1支撑期的稳定协调区395

7.6.2四杆机构膝关节的稳定协调性396

7. 6. 3摆动期踝关节升高量398

7. 6.4四杆机构膝关节的控制力矩399

7. 7六杆机构膝关节性能分析403

7. 7. 1.六杆机构膝关节的构成404

7. 7. 2六杆机构瞬停节与假肢膝关节稳定性404

7. 7. 3六杆机构膝关节运动学设计410

7. 7.4六杆机构膝关节的动力学分析417

7. 7. 5优化后的六杆机构膝关节性能试验421

7. 8智能下肢假肢力矩控制装置424

7. 8. 1气动力矩控制装置424

7.8.2摩擦锥式阻力矩控制装置431

7. 9储能式下肢假肢的原理与性能432

7. 9. 1用步态分析法测定放储能量比s433

7. 9. 2储能假肢动力学性能分析的有限元法435

7. 9. 3材料力学特性和外力变化对储能性的影响437

参考文献439

第8章 小腿假肢装配中人-机界面的生物机械学分析442

8. 1概述442

8.2人-机界面压力的研究方法444

8. 2. 1人-机界面压力的试验测量444

8. 2. 2人-机界面压力的数值仿真445

8. 3接受腔-残肢人-机界面生物力学模型450

8. 3. 1残端-接受腔一体化模型——有限元法450

8.3. 2步行中运动学参数和动态载荷的确定457

8.4接受腔-残肢人-机界面力学参数测量460

8. 5接受腔-残端界面压力的理论计算与实测结果461

8. 5. 1残肢表面预压力和站立状态静压力462

8.5.2行走过程中界面压力计算和实验测量结果462

8.5.3考虑惯性载荷和关节角度变化时的界面压力465

8. 6各种因素对界面应力的影响469

8. 6. 1路面状况对界面应力的影响469

8. 6. 2步速对界面压力的影响472

8.6.3假肢装配时对线调整对界面压力的影响476

参考文献485

第9章 功能性矫形器原理和动力式步态矫形器仿生设计487

9. 1概述487

9. 2步态矫形器（步行机）的发展与现状488

9. 3双关节单自由度步态矫形器（步行机）运动分析492

9. 3. 1人体行走的特征参数和步态分析492

9. 3. 2理想目标步态函数494

9.3.3多杆步行机构选型和运动分析495

9.4步行机构仿生优化设计498

9.4. 1优化设计数学模型498

9. 4. 2优化计算和仿真结果分析501

9. 5步行机动力学分析503

9. 5. 1动力学模型503

9.5.2动力学方程503

9. 6步行机的系统组成和控制系统框图511

9. 6. 1步行机的系统组成511

9.6.2步行机控制系统512

参考文献513

第10章 基于人体生物电信息的人-机一体化智能系统515

10. 1概述515

10. 1. 1生物电特征提取515

10. 1. 2生物电模式分类516

10. 2表面肌电信号分析识别系统519

10.2. 1系统组成519

10. 2. 2典型算法525

10. 3基于表面肌电信号的人手动作识别528

10. 3. 1人手动作识别流程528

10. 3. 2健康受试者动作识别530

10. 3. 3截肢者“意念”动作识别534

10.4基于表面肌电信号的路况识别540

10. 4. 1肌电信号特征提取541

10.4.2路况辨识方法543

10. 5基于脑电信号的脑-机接口系统545

10. 5. 1脑电信号与脑-机接口545

10. 5. 2稳态视觉诱发电位的特点和诱发方法547

10. 5. 3基于SSVEP的脑-机接口的构造及特点549

10.6脑-机接口在康复工程中的应用552

10.6. 1脑-机接口控制的多自由度假肢552

10. 6. 2 SSVEP脑-机接口的环境控制系统552

10. 6. 3光标控制系统554

10. 6.4电器遥控系统554

10. 6. 5电话拨号系统555

参考文献556

中英文名词对照559

名词索引引569

附录A与本书有关的研究项目580

附录B参加与本书有关科研项目工作的教师、博士后研究人员、博士研究生、硕士研究生和访问学者名录582