下肢智能携行外骨骼系统控制理论与技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

杨秀霞，赵国荣，梁勇，赵贺伟 著

图书标签:

• 外骨骼
• 下肢外骨骼
• 康复机器人
• 控制理论
• 智能控制
• 人机交互
• 生物力学
• 运动控制
• 机器人技术
• 医疗器械

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118114881

版次：1

商品编码：12337142

包装：精装

开本：16开

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：199

正文语种：中文

内容简介

　　《下肢智能携行外骨骼系统控制理论与技术》主要内容包括基于携行外骨骼系统的人体负荷行走建模与实验、下肢智能携行外骨骼系统控制模型建立、外骨骼全过程控制方法研究、骨骼服迭代学习控制方法研究、外骨骼控制系统结构设计及实现、外骨骼力学结构、外骨骼系统仿真等内容。

灵动足迹：足踝功能康复的科学与实践 前言 自古以来，人类对自由行走、奔跑的渴望从未停止。它不仅是生存的基本需求，更是尊严与活力的象征。然而，一场突如其来的疾病、一次意外的伤害，或是岁月流逝带来的机能退化，都可能让曾经轻盈的步伐变得沉重，甚至让行走成为一种奢望。在这样的困境中，医学的进步为我们带来了希望。本书《灵动足迹：足踝功能康复的科学与实践》便致力于深入剖析足踝部位的生物力学特性，探索损伤与退化的根源，并在此基础上，系统性地阐述一套循序渐进、科学严谨的康复策略，旨在帮助受足踝功能障碍困扰的个体重拾行走的能力，提升生活品质。 本书并非仅仅停留在理论层面，更强调实际应用与个性化康复的结合。我们将带领读者一同走进足踝康复的殿堂，理解其背后的科学原理，掌握实用的康复技术，最终实现“灵动足迹”的梦想。 第一章：足踝生物力学与运动学基础 足踝关节是人体最复杂的关节之一，由距小腿关节、距下关节以及跗骨间关节等多个关节组成。其精密的结构使得足踝在行走、跑步、跳跃等运动中能够完成复杂的动作，如跖屈、背屈、内翻、外翻等，并能适应各种不平坦的地面，提供稳定性和缓冲性。 本章将首先详细介绍足踝的骨骼结构、韧带系统和肌肉群。我们将通过图文并茂的方式，清晰地展示各骨骼的形态和相互关系，重点阐述踝关节内外侧韧带的功能，以及小腿三头肌、胫骨前肌等主要肌肉在足踝运动中的作用。 接着，我们将深入探讨足踝的运动学特性。通过分析足踝在不同运动模式下的运动轨迹、角度变化以及关节间的协调性，理解足踝在承载、蹬离、缓冲等阶段的 biomechanical function。我们将介绍足底压力分布的变化规律，以及足弓的形成和动态支撑机制。 在此基础上，我们将详细讲解足踝的生物力学模型。利用动力学原理，分析足踝在行走周期中的受力情况，包括地面反作用力、肌肉产生的力矩等。理解这些力学因素对于评估足踝损伤、设计康复方案至关重要。 第二章：足踝常见损伤与退化性疾病的病理生理学 足踝部位承受着巨大的压力和频繁的运动，因此也是最容易发生损伤和退化的区域之一。本章将聚焦于临床上常见的足踝损伤和退化性疾病，从病理生理学的角度进行深入剖析。 我们将首先讨论外伤性损伤，包括： 踝关节扭伤： 重点阐述踝关节外侧韧带（如前距腓韧带、跟腓韧带）的撕裂程度和愈合过程，以及内翻、外翻损伤的 biomechanical mechanism。 跟腱撕裂： 分析跟腱的结构特点、易受损原因，以及不同程度撕裂的病理改变。 骨折： 介绍踝部（如距骨、跟骨、胫骨远端、腓骨远端）骨折的常见类型、骨折线特点，以及骨折愈合过程中 bone remodeling 的生理过程。 足部骨折： 重点讲解跖骨、趾骨骨折的 biomechanical impact 和愈合机制。 其次，我们将探讨退化性疾病： 骨关节炎： 阐述踝关节软骨的磨损、关节间隙的狭窄、骨赘的形成等病理改变，以及其对足踝活动度的影响。 跟腱炎与跟腱退变： 分析跟腱纤维的微观损伤、炎症反应以及长期劳损导致的退变性改变。 足底筋膜炎： 深入探讨足底筋膜的解剖结构，以及其在劳损、炎症过程中的 biomechanical stress distribution。 拇外翻（Hallux Valgus）： 详细解析拇趾内侧偏移的 biomechanical causes，包括跖骨头内移、关节囊松弛、内外侧肌力不平衡等。 我们将通过病理图像、组织学观察等方式，帮助读者更直观地理解这些疾病的发生发展过程，为后续的诊断与治疗提供科学依据。 第三章：足踝功能评估与影像学诊断 准确的评估是制定有效康复方案的前提。本章将系统介绍足踝功能评估的方法与影像学诊断技术。 3.1 临床功能评估 主观评估： 重点讲解如何通过详细的病史采集，了解患者的症状（疼痛、肿胀、活动受限等）、损伤机制、既往病史以及生活工作需求，从而获得全面的主观信息。 客观评估： 视诊： 观察足踝的形态、有无畸形、红肿、皮肤改变等。 触诊： 评估局部的压痛点、温度、肿胀程度，以及关节的活动范围。 关节活动度（ROM）测量： 采用量角器精确测量踝关节在背屈、跖屈、内翻、外翻等方向的活动范围。 肌力测试： 采用徒手肌力测试（MMT）或肌力计，评估足踝周围主要肌群的力量等级。 步态分析： 观察患者的行走模式，记录步频、步长、步宽、支撑期、摆动期等参数，识别异常的步态特征，如跛行、足下垂、足内/外翻等。 平衡与本体感觉测试： 评估患者的静态和动态平衡能力，以及本体感觉（对关节位置和运动的感觉）的准确性。 功能性测试： 如单腿站立时间、跳跃测试、快速改变方向测试等，模拟日常生活中的功能性活动，全面评估足踝的承重能力和运动控制能力。 3.2 影像学诊断 X线检查： 介绍X线在诊断骨折、关节炎、拇外翻等方面的作用，并讲解不同体位下的 X线 图像解读。 CT扫描： 阐述 CT 在评估骨折的精细结构、骨关节炎的关节面破坏以及骨赘形成方面的优势。 MRI（磁共振成像）： 重点介绍 MRI 在评估软组织损伤，如韧带撕裂、肌腱病变、关节软骨损伤、滑膜炎等方面的无与伦比的诊断价值。 超声检查： 讲解超声在动态评估肌腱、韧带的连续性、炎症以及积液方面的便利性。 通过将临床评估与影像学诊断相结合，我们可以更精准地定位问题，为后续的康复治疗打下坚实基础。 第四章：足踝功能康复的核心原则与方法 足踝康复的目标在于最大限度地恢复其生物力学功能，减轻疼痛，提高活动能力，最终回归正常生活。本章将深入探讨足踝康复的核心原则与多样化的方法。 4.1 康复核心原则 循序渐进： 康复过程应根据患者的病情、耐受度和恢复情况，逐步增加训练的强度、难度和复杂性，避免操之过急导致二次损伤。 个体化： 每个患者的损伤类型、程度、身体状况和康复目标都不同，因此康复方案应根据个体情况量身定制。 全面性： 康复不仅包括局部肌肉的训练，还应关注身体整体的协调性、平衡能力、本体感觉以及心理状态。 功能性导向： 康复训练应尽可能模拟日常生活中的功能性活动，使患者能够将训练成果迁移到实际应用中。 疼痛管理： 在康复过程中，有效控制疼痛是至关重要的，应采取适当的止痛措施，避免疼痛影响训练的依从性。 4.2 康复方法 早期康复（急性期）： RICE原则： Rest（休息）、Ice（冰敷）、Compression（加压包扎）、Elevation（抬高患肢）在急性损伤后的初期管理中扮演着重要角色，旨在减轻水肿、疼痛和出血。 保护与固定： 根据损伤类型，使用支具、夹板或石膏等，限制患肢活动，促进愈合。 早期活动（在无痛范围内）： 在专业指导下，进行轻柔的关节活动，维持关节的活动度和血液循环。 中期康复（恢复期）： 主动运动训练： 关节活动度训练： 逐渐增加背屈、跖屈、内翻、外翻等方向的活动度练习。 肌力训练： 等长收缩训练： 在不改变关节角度的情况下，练习肌肉收缩，如推墙练习。 等张收缩训练： 使用弹力带、哑铃、器械等，进行渐进性阻力训练，以增强足踝周围肌肉的力量，重点加强胫骨前肌、小腿三头肌、胫骨后肌、腓骨长短肌等。 抗阻力行走训练： 在弹力带的阻力下进行行走。 本体感觉与平衡训练： 单腿站立： 在不同表面（如地面、平衡垫、BOSU球）进行单腿站立。 睁眼/闭眼站立： 逐渐增加难度。 足迹模仿训练： 模仿特定的足部动作。 动态平衡训练： 如侧方跨步、前后跨步。 本体感觉强化： 在不同材质（如沙子、草地、柔软垫）上行走，增强足底触觉感知。 步态训练： 纠正异常步态，如改善足内/外翻、足下垂等，重塑正常的行走模式。 晚期康复（功能恢复期）： 进阶性力量与耐力训练： 增加训练负荷，如负重深蹲、弓步、跳跃练习。 专项运动训练： 模拟患者所需的特定运动项目，如跑步、跳跃、转向等。 plyometric 训练（爆发力训练）： 在保证安全的前提下，进行弹跳、急停等训练，提高足踝的爆发力和减震能力。 柔韧性训练： 持续进行小腿肌肉和足底筋膜的拉伸，预防损伤复发。 耐力训练： 逐步增加行走、慢跑的时间和距离。 第五章：物理治疗与辅助器械在足踝康复中的应用 除了运动训练，物理治疗和各种辅助器械在足踝康复过程中也发挥着不可或缺的作用。 5.1 物理治疗手段 手法治疗： 关节松动术（Mobilization）： 轻柔地对足踝关节进行被动活动，以恢复关节的正常活动度，减轻僵硬。 软组织松解： 通过推拿、按摩等技术，放松紧张的肌肉和筋膜，促进血液循环，缓解疼痛。 能量治疗： 超声波治疗： 利用超声波的机械振动和热效应，促进组织修复，减轻炎症。 电疗（如 TENS）： 通过电刺激缓解疼痛，促进肌肉兴奋性。 激光治疗： 促进细胞代谢，加速组织修复。 冲击波治疗（ESWT）： 对于慢性肌腱病变，如跟腱炎、足底筋膜炎，冲击波能够有效地促进组织再生。 冷热疗法： 冰敷： 在急性期和运动后，用于减轻炎症和水肿。 热敷： 在恢复期，用于放松肌肉，促进血液循环，减轻关节僵硬。 5.2 辅助器械 矫形器（Orthotics）： 定制鞋垫： 根据患者的足部生物力学特点，定制鞋垫，用于纠正足弓异常、改善足部对线、提供支撑和缓冲。 踝足矫形器（AFO）： 用于足下垂、踝关节不稳定等情况，提供外部支撑，帮助行走。 支具（Braces）： 踝关节支具： 在扭伤恢复期或存在慢性不稳时，提供外部约束，限制踝关节的过度活动，预防再次损伤。 助行器械： 拐杖： 在需要减轻患肢负重时使用。 助行器： 提供更稳定的支撑。 我们将详细介绍各种治疗手段和器械的适应症、禁忌症以及正确使用方法，帮助读者选择最适合自己的辅助手段。 第六章：足踝功能康复的特殊人群与进阶应用 足踝康复并非一成不变，针对不同人群和特殊情况，需要采取更加精细化的策略。 6.1 特定人群的康复考量 老年人： 关注骨质疏松、关节退化、本体感觉下降等问题，康复训练应更加强调安全性和稳定性，并结合生活方式的调整。 儿童： 关注生长发育对骨骼和关节的影响，康复过程需更具趣味性，并避免影响生长发育。 运动员： 康复目标是恢复到最佳运动表现，训练强度和专业性要求更高，需要与运动项目特点紧密结合。 糖尿病患者： 需特别关注神经病变和血供问题，康复过程应更加谨慎，并注意皮肤的保护。 6.2 疾病特异性康复方案 创伤后应激障碍（PTSD）与足踝康复： 探讨心理因素对康复的影响，以及如何整合心理支持。 慢性疼痛管理： 针对长期存在的足踝疼痛，结合多模态镇痛策略，包括药物、物理疗法和心理干预。 术后康复： 针对不同足踝手术（如韧带重建术、骨折内固定术、关节置换术），制定详细的术后康复流程。 足踝畸形的矫正与康复： 针对拇外翻、扁平足、高弓足等畸形，结合手术与康复训练。 6.3 康复进展与前沿技术 虚拟现实（VR）在足踝康复中的应用： 利用 VR 技术提供沉浸式、趣味性的康复训练，提高患者依从性。 机器人辅助康复： 探索外骨骼、康复机器人等技术在足踝康复中的潜力。 生物反馈技术： 帮助患者更精确地感知和控制肌肉活动。 第七章：足踝健康的生活方式与预防策略 预防胜于治疗。本章将重点介绍如何通过健康的生活方式，最大程度地降低足踝损伤的风险，并维持足踝的长期健康。 运动前的准备活动与运动后的整理活动： 强调充分的热身和拉伸的重要性。 选择合适的鞋具： 根据运动类型和足部特点，选择具有良好支撑性和缓冲性的鞋子。 控制体重： 过重的体重会增加足踝关节的负担，长期可能导致退化性病变。 均衡的营养摄入： 保证钙、维生素D等对骨骼健康至关重要的营养素。 规律的足踝锻炼： 即使没有损伤，也要坚持进行足踝的日常锻炼，维持其力量、柔韧性和平衡能力。 警惕早期症状： 出现足踝不适或疼痛时，应及时就医，避免病情加重。 了解运动风险： 在参与高风险运动时，采取必要的防护措施。 结语 足踝的功能是我们迈向世界、探索生活的重要载体。本书《灵动足迹：足踝功能康复的科学与实践》旨在为每一位受足踝问题困扰的个体提供一份坚实的指导与支持。通过深入理解足踝的生物力学，掌握科学的康复原则与方法，并结合先进的物理治疗与辅助器械，我们相信，重拾“灵动足迹”，拥有自由行走的力量，将不再遥不可及。愿本书能成为您康复之路上的明灯，助您重拾生命的活力与尊严。

评分☆☆☆☆☆

《下肢智能携行外骨骼系统控制理论与技术》这个书名，让我联想到的是一个高度专业化的领域，而我作为一名对此领域略感兴趣的普通读者，在拿到这本书时，内心其实充满了一种“想了解但又怕看不懂”的矛盾。我原本的期待是，这本书能够以一种相对易于理解的方式，介绍外骨骼的基本工作原理。比如，它可能会先从人体腿部结构的生物力学模型入手，解释人类是如何行走、奔跑、站立的，然后在此基础上，讲解外骨骼是如何模仿这些动作的。我期待书中能够详细介绍不同类型的传感器如何采集人体的运动信息，比如肌电信号、步态数据、甚至平衡信息，并且解释这些信息是如何被转化为外骨骼的动作指令的。同时，我也希望书中能够讲解一些基本的控制算法，例如如何通过反馈机制来保证外骨骼动作的稳定性和精确性。如果书中能穿插一些实际的应用场景，比如在军事、工业、或者辅助行动不便人群等方面的案例，并且对这些案例背后的技术挑战进行分析，那将更能引起我的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对《下肢智能携行外骨骼系统控制理论与技术》这本书的期待，很大程度上是基于我对未来科技发展的一种憧憬。我脑海里构想的这本书，应该是一本能够点燃读者探索欲望，同时又具备扎实理论基础的著作。我原以为，这本书会详细讲解外骨骼与人体之间的“接口”问题。比如说，外骨骼如何与人体的骨骼、肌肉、神经系统进行有效的连接和适配？是纯粹的机械固定，还是涉及到一些生物电信号的采集与反馈？我希望书中能够深入探讨人体运动模式的识别与预测技术，例如如何通过分析步态、重心转移、甚至微小的姿势变化来预测用户的下一步动作意图。此外，对于“智能”的实现，我期待书中能够介绍一些先进的人工智能算法，如机器学习、深度学习在运动控制和决策方面的应用，尤其是在处理不确定性和动态变化的环境时，外骨骼如何做出最优的反应。我也想知道，书中是否会触及一些安全性设计原则，以及如何在保证控制精度的同时，确保用户的安全和舒适度。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《下肢智能携行外骨骼系统控制理论与技术》这个书名时，我的第一反应是，这绝对不是一本简单的科普读物。我设想中的这本书，更像是一本面向专业研究人员和高级工程师的深度技术手册。我期望书中会深入剖析外骨骼系统在不同工况下的动力学建模，例如如何在考虑重力、摩擦、以及人体自身动力学的情况下，精确地计算和控制外骨骼的运动。我也期待书中能够详细介绍各种执行器（如电机、液压缸）的选型和控制方法，以及它们如何协同工作以实现平稳、高效的运动。关于“控制理论”的部分，我猜测会涉及到大量先进的控制算法，包括但不限于模型预测控制、滑模控制、鲁棒控制等，以及这些算法在应对外界干扰、模型不确定性等方面的优势。另外，对于“技术”的呈现，我希望书中能够给出一些具体的硬件设计参考，比如传感器融合、数据处理、以及嵌入式系统的实现方案。

评分☆☆☆☆☆

一本名叫《下肢智能携行外骨骼系统控制理论与技术》的书，我拿到手里的时候，其实内心是带着点好奇又有点疑虑的。毕竟“外骨骼”这个词，我通常会联想到科幻电影里那些超级英雄的装备，或者是一些在特定场景下（比如工业搬运、康复医疗）才能见到的高科技产品。所以，当我翻开这本书，发现它竟然在探讨“控制理论与技术”，我立刻觉得这本书的定位可能比我想象的要更深入、更学术一些。我本来以为会看到很多关于材料、力学、甚至仿生设计的图解，会详细介绍不同类型外骨骼的物理结构，比如关节的传动方式、能量源的设计等等。甚至可能还会分享一些实际应用案例的图片和视频链接，让我直观地感受到这些机械臂膀如何与人体协作。然而，这本书似乎更侧重于“大脑”的部分，也就是那个看不见的“智能”是如何指挥这些“肢体”行动的。我期待看到一些关于人体运动学和生物力学如何被建模，以及这些模型如何在实时控制系统中得到应用的具体讲解。比如，当一个人想迈出一步时，他的意图是如何被传感器捕捉，又是如何转化为外骨骼执行器的指令的？这背后复杂的算法和反馈机制，才是这本书想要揭示的核心吧。

评分☆☆☆☆☆

我之前接触过一些关于机器人控制的入门书籍，但说实话，对于“下肢”这个特定领域，以及“携行”这个概念，我还是有点模糊的。我设想中，《下肢智能携行外骨骼系统控制理论与技术》这本书，应该会从基础概念入手，逐步深入到复杂的控制算法。比如，它可能会先解释什么是“携行”，在这种语境下，“携行”和一般的“辅助”或者“增强”有什么区别？它是不是意味着外骨骼本身也需要一定的独立运作能力，或者说它更多的是一种“跟随”的姿态？我期待书中能够详细阐述不同类型的传感器是如何捕捉人体运动信号的，例如肌电信号（EMG）、压力传感器、惯性测量单元（IMU）等等，以及这些信号经过预处理后，如何被转化为有效的控制输入。我尤其好奇的是，书中是否会讲解一些主流的控制策略，比如PID控制、模糊逻辑控制、自适应控制，甚至是基于深度学习的强化学习方法，在下肢外骨骼的精准控制中是如何应用的。这些理论性的讲解，如果能够配以清晰的数学公式和流程图，那将是多么理想的图景啊，能够帮助我理解其中的奥秘。