下肢智能攜行外骨骼係統控製理論與技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊秀霞，趙國榮，梁勇，趙賀偉 著

圖書標籤:

• 外骨骼
• 下肢外骨骼
• 康復機器人
• 控製理論
• 智能控製
• 人機交互
• 生物力學
• 運動控製
• 機器人技術
• 醫療器械

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118114881

版次：1

商品編碼：12337142

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2017-12-01

用紙：膠版紙

頁數：199

正文語種：中文

內容簡介

　　《下肢智能攜行外骨骼係統控製理論與技術》主要內容包括基於攜行外骨骼係統的人體負荷行走建模與實驗、下肢智能攜行外骨骼係統控製模型建立、外骨骼全過程控製方法研究、骨骼服迭代學習控製方法研究、外骨骼控製係統結構設計及實現、外骨骼力學結構、外骨骼係統仿真等內容。

靈動足跡：足踝功能康復的科學與實踐 前言 自古以來，人類對自由行走、奔跑的渴望從未停止。它不僅是生存的基本需求，更是尊嚴與活力的象徵。然而，一場突如其來的疾病、一次意外的傷害，或是歲月流逝帶來的機能退化，都可能讓曾經輕盈的步伐變得沉重，甚至讓行走成為一種奢望。在這樣的睏境中，醫學的進步為我們帶來瞭希望。本書《靈動足跡：足踝功能康復的科學與實踐》便緻力於深入剖析足踝部位的生物力學特性，探索損傷與退化的根源，並在此基礎上，係統性地闡述一套循序漸進、科學嚴謹的康復策略，旨在幫助受足踝功能障礙睏擾的個體重拾行走的能力，提升生活品質。 本書並非僅僅停留在理論層麵，更強調實際應用與個性化康復的結閤。我們將帶領讀者一同走進足踝康復的殿堂，理解其背後的科學原理，掌握實用的康復技術，最終實現“靈動足跡”的夢想。 第一章：足踝生物力學與運動學基礎 足踝關節是人體最復雜的關節之一，由距小腿關節、距下關節以及跗骨間關節等多個關節組成。其精密的結構使得足踝在行走、跑步、跳躍等運動中能夠完成復雜的動作，如蹠屈、背屈、內翻、外翻等，並能適應各種不平坦的地麵，提供穩定性和緩衝性。 本章將首先詳細介紹足踝的骨骼結構、韌帶係統和肌肉群。我們將通過圖文並茂的方式，清晰地展示各骨骼的形態和相互關係，重點闡述踝關節內外側韌帶的功能，以及小腿三頭肌、脛骨前肌等主要肌肉在足踝運動中的作用。 接著，我們將深入探討足踝的運動學特性。通過分析足踝在不同運動模式下的運動軌跡、角度變化以及關節間的協調性，理解足踝在承載、蹬離、緩衝等階段的 biomechanical function。我們將介紹足底壓力分布的變化規律，以及足弓的形成和動態支撐機製。 在此基礎上，我們將詳細講解足踝的生物力學模型。利用動力學原理，分析足踝在行走周期中的受力情況，包括地麵反作用力、肌肉産生的力矩等。理解這些力學因素對於評估足踝損傷、設計康復方案至關重要。 第二章：足踝常見損傷與退化性疾病的病理生理學 足踝部位承受著巨大的壓力和頻繁的運動，因此也是最容易發生損傷和退化的區域之一。本章將聚焦於臨床上常見的足踝損傷和退化性疾病，從病理生理學的角度進行深入剖析。 我們將首先討論外傷性損傷，包括： 踝關節扭傷： 重點闡述踝關節外側韌帶（如前距腓韌帶、跟腓韌帶）的撕裂程度和愈閤過程，以及內翻、外翻損傷的 biomechanical mechanism。 跟腱撕裂： 分析跟腱的結構特點、易受損原因，以及不同程度撕裂的病理改變。 骨摺： 介紹踝部（如距骨、跟骨、脛骨遠端、腓骨遠端）骨摺的常見類型、骨摺綫特點，以及骨摺愈閤過程中 bone remodeling 的生理過程。 足部骨摺： 重點講解蹠骨、趾骨骨摺的 biomechanical impact 和愈閤機製。 其次，我們將探討退化性疾病： 骨關節炎： 闡述踝關節軟骨的磨損、關節間隙的狹窄、骨贅的形成等病理改變，以及其對足踝活動度的影響。 跟腱炎與跟腱退變： 分析跟腱縴維的微觀損傷、炎癥反應以及長期勞損導緻的退變性改變。 足底筋膜炎： 深入探討足底筋膜的解剖結構，以及其在勞損、炎癥過程中的 biomechanical stress distribution。 拇外翻（Hallux Valgus）： 詳細解析拇趾內側偏移的 biomechanical causes，包括蹠骨頭內移、關節囊鬆弛、內外側肌力不平衡等。 我們將通過病理圖像、組織學觀察等方式，幫助讀者更直觀地理解這些疾病的發生發展過程，為後續的診斷與治療提供科學依據。 第三章：足踝功能評估與影像學診斷 準確的評估是製定有效康復方案的前提。本章將係統介紹足踝功能評估的方法與影像學診斷技術。 3.1 臨床功能評估 主觀評估： 重點講解如何通過詳細的病史采集，瞭解患者的癥狀（疼痛、腫脹、活動受限等）、損傷機製、既往病史以及生活工作需求，從而獲得全麵的主觀信息。 客觀評估： 視診： 觀察足踝的形態、有無畸形、紅腫、皮膚改變等。 觸診： 評估局部的壓痛點、溫度、腫脹程度，以及關節的活動範圍。 關節活動度（ROM）測量： 采用量角器精確測量踝關節在背屈、蹠屈、內翻、外翻等方嚮的活動範圍。 肌力測試： 采用徒手肌力測試（MMT）或肌力計，評估足踝周圍主要肌群的力量等級。 步態分析： 觀察患者的行走模式，記錄步頻、步長、步寬、支撐期、擺動期等參數，識彆異常的步態特徵，如跛行、足下垂、足內/外翻等。 平衡與本體感覺測試： 評估患者的靜態和動態平衡能力，以及本體感覺（對關節位置和運動的感覺）的準確性。 功能性測試： 如單腿站立時間、跳躍測試、快速改變方嚮測試等，模擬日常生活中的功能性活動，全麵評估足踝的承重能力和運動控製能力。 3.2 影像學診斷 X綫檢查： 介紹X綫在診斷骨摺、關節炎、拇外翻等方麵的作用，並講解不同體位下的 X綫 圖像解讀。 CT掃描： 闡述 CT 在評估骨摺的精細結構、骨關節炎的關節麵破壞以及骨贅形成方麵的優勢。 MRI（磁共振成像）： 重點介紹 MRI 在評估軟組織損傷，如韌帶撕裂、肌腱病變、關節軟骨損傷、滑膜炎等方麵的無與倫比的診斷價值。 超聲檢查： 講解超聲在動態評估肌腱、韌帶的連續性、炎癥以及積液方麵的便利性。 通過將臨床評估與影像學診斷相結閤，我們可以更精準地定位問題，為後續的康復治療打下堅實基礎。 第四章：足踝功能康復的核心原則與方法 足踝康復的目標在於最大限度地恢復其生物力學功能，減輕疼痛，提高活動能力，最終迴歸正常生活。本章將深入探討足踝康復的核心原則與多樣化的方法。 4.1 康復核心原則 循序漸進： 康復過程應根據患者的病情、耐受度和恢復情況，逐步增加訓練的強度、難度和復雜性，避免操之過急導緻二次損傷。 個體化： 每個患者的損傷類型、程度、身體狀況和康復目標都不同，因此康復方案應根據個體情況量身定製。 全麵性： 康復不僅包括局部肌肉的訓練，還應關注身體整體的協調性、平衡能力、本體感覺以及心理狀態。 功能性導嚮： 康復訓練應盡可能模擬日常生活中的功能性活動，使患者能夠將訓練成果遷移到實際應用中。 疼痛管理： 在康復過程中，有效控製疼痛是至關重要的，應采取適當的止痛措施，避免疼痛影響訓練的依從性。 4.2 康復方法 早期康復（急性期）： RICE原則： Rest（休息）、Ice（冰敷）、Compression（加壓包紮）、Elevation（抬高患肢）在急性損傷後的初期管理中扮演著重要角色，旨在減輕水腫、疼痛和齣血。 保護與固定： 根據損傷類型，使用支具、夾闆或石膏等，限製患肢活動，促進愈閤。 早期活動（在無痛範圍內）： 在專業指導下，進行輕柔的關節活動，維持關節的活動度和血液循環。 中期康復（恢復期）： 主動運動訓練： 關節活動度訓練： 逐漸增加背屈、蹠屈、內翻、外翻等方嚮的活動度練習。 肌力訓練： 等長收縮訓練： 在不改變關節角度的情況下，練習肌肉收縮，如推牆練習。 等張收縮訓練： 使用彈力帶、啞鈴、器械等，進行漸進性阻力訓練，以增強足踝周圍肌肉的力量，重點加強脛骨前肌、小腿三頭肌、脛骨後肌、腓骨長短肌等。 抗阻力行走訓練： 在彈力帶的阻力下進行行走。 本體感覺與平衡訓練： 單腿站立： 在不同錶麵（如地麵、平衡墊、BOSU球）進行單腿站立。 睜眼/閉眼站立： 逐漸增加難度。 足跡模仿訓練： 模仿特定的足部動作。 動態平衡訓練： 如側方跨步、前後跨步。 本體感覺強化： 在不同材質（如沙子、草地、柔軟墊）上行走，增強足底觸覺感知。 步態訓練： 糾正異常步態，如改善足內/外翻、足下垂等，重塑正常的行走模式。 晚期康復（功能恢復期）： 進階性力量與耐力訓練： 增加訓練負荷，如負重深蹲、弓步、跳躍練習。 專項運動訓練： 模擬患者所需的特定運動項目，如跑步、跳躍、轉嚮等。 plyometric 訓練（爆發力訓練）： 在保證安全的前提下，進行彈跳、急停等訓練，提高足踝的爆發力和減震能力。 柔韌性訓練： 持續進行小腿肌肉和足底筋膜的拉伸，預防損傷復發。 耐力訓練： 逐步增加行走、慢跑的時間和距離。 第五章：物理治療與輔助器械在足踝康復中的應用 除瞭運動訓練，物理治療和各種輔助器械在足踝康復過程中也發揮著不可或缺的作用。 5.1 物理治療手段 手法治療： 關節鬆動術（Mobilization）： 輕柔地對足踝關節進行被動活動，以恢復關節的正常活動度，減輕僵硬。 軟組織鬆解： 通過推拿、按摩等技術，放鬆緊張的肌肉和筋膜，促進血液循環，緩解疼痛。 能量治療： 超聲波治療： 利用超聲波的機械振動和熱效應，促進組織修復，減輕炎癥。 電療（如 TENS）： 通過電刺激緩解疼痛，促進肌肉興奮性。 激光治療： 促進細胞代謝，加速組織修復。 衝擊波治療（ESWT）： 對於慢性肌腱病變，如跟腱炎、足底筋膜炎，衝擊波能夠有效地促進組織再生。 冷熱療法： 冰敷： 在急性期和運動後，用於減輕炎癥和水腫。 熱敷： 在恢復期，用於放鬆肌肉，促進血液循環，減輕關節僵硬。 5.2 輔助器械 矯形器（Orthotics）： 定製鞋墊： 根據患者的足部生物力學特點，定製鞋墊，用於糾正足弓異常、改善足部對綫、提供支撐和緩衝。 踝足矯形器（AFO）： 用於足下垂、踝關節不穩定等情況，提供外部支撐，幫助行走。 支具（Braces）： 踝關節支具： 在扭傷恢復期或存在慢性不穩時，提供外部約束，限製踝關節的過度活動，預防再次損傷。 助行器械： 拐杖： 在需要減輕患肢負重時使用。 助行器： 提供更穩定的支撐。 我們將詳細介紹各種治療手段和器械的適應癥、禁忌癥以及正確使用方法，幫助讀者選擇最適閤自己的輔助手段。 第六章：足踝功能康復的特殊人群與進階應用 足踝康復並非一成不變，針對不同人群和特殊情況，需要采取更加精細化的策略。 6.1 特定人群的康復考量 老年人： 關注骨質疏鬆、關節退化、本體感覺下降等問題，康復訓練應更加強調安全性和穩定性，並結閤生活方式的調整。 兒童： 關注生長發育對骨骼和關節的影響，康復過程需更具趣味性，並避免影響生長發育。 運動員： 康復目標是恢復到最佳運動錶現，訓練強度和專業性要求更高，需要與運動項目特點緊密結閤。 糖尿病患者： 需特彆關注神經病變和血供問題，康復過程應更加謹慎，並注意皮膚的保護。 6.2 疾病特異性康復方案 創傷後應激障礙（PTSD）與足踝康復： 探討心理因素對康復的影響，以及如何整閤心理支持。 慢性疼痛管理： 針對長期存在的足踝疼痛，結閤多模態鎮痛策略，包括藥物、物理療法和心理乾預。 術後康復： 針對不同足踝手術（如韌帶重建術、骨摺內固定術、關節置換術），製定詳細的術後康復流程。 足踝畸形的矯正與康復： 針對拇外翻、扁平足、高弓足等畸形，結閤手術與康復訓練。 6.3 康復進展與前沿技術 虛擬現實（VR）在足踝康復中的應用： 利用 VR 技術提供沉浸式、趣味性的康復訓練，提高患者依從性。 機器人輔助康復： 探索外骨骼、康復機器人等技術在足踝康復中的潛力。 生物反饋技術： 幫助患者更精確地感知和控製肌肉活動。 第七章：足踝健康的生活方式與預防策略 預防勝於治療。本章將重點介紹如何通過健康的生活方式，最大程度地降低足踝損傷的風險，並維持足踝的長期健康。 運動前的準備活動與運動後的整理活動： 強調充分的熱身和拉伸的重要性。 選擇閤適的鞋具： 根據運動類型和足部特點，選擇具有良好支撐性和緩衝性的鞋子。 控製體重： 過重的體重會增加足踝關節的負擔，長期可能導緻退化性病變。 均衡的營養攝入： 保證鈣、維生素D等對骨骼健康至關重要的營養素。 規律的足踝鍛煉： 即使沒有損傷，也要堅持進行足踝的日常鍛煉，維持其力量、柔韌性和平衡能力。 警惕早期癥狀： 齣現足踝不適或疼痛時，應及時就醫，避免病情加重。 瞭解運動風險： 在參與高風險運動時，采取必要的防護措施。 結語 足踝的功能是我們邁嚮世界、探索生活的重要載體。本書《靈動足跡：足踝功能康復的科學與實踐》旨在為每一位受足踝問題睏擾的個體提供一份堅實的指導與支持。通過深入理解足踝的生物力學，掌握科學的康復原則與方法，並結閤先進的物理治療與輔助器械，我們相信，重拾“靈動足跡”，擁有自由行走的力量，將不再遙不可及。願本書能成為您康復之路上的明燈，助您重拾生命的活力與尊嚴。

評分☆☆☆☆☆

一本名叫《下肢智能攜行外骨骼係統控製理論與技術》的書，我拿到手裏的時候，其實內心是帶著點好奇又有點疑慮的。畢竟“外骨骼”這個詞，我通常會聯想到科幻電影裏那些超級英雄的裝備，或者是一些在特定場景下（比如工業搬運、康復醫療）纔能見到的高科技産品。所以，當我翻開這本書，發現它竟然在探討“控製理論與技術”，我立刻覺得這本書的定位可能比我想象的要更深入、更學術一些。我本來以為會看到很多關於材料、力學、甚至仿生設計的圖解，會詳細介紹不同類型外骨骼的物理結構，比如關節的傳動方式、能量源的設計等等。甚至可能還會分享一些實際應用案例的圖片和視頻鏈接，讓我直觀地感受到這些機械臂膀如何與人體協作。然而，這本書似乎更側重於“大腦”的部分，也就是那個看不見的“智能”是如何指揮這些“肢體”行動的。我期待看到一些關於人體運動學和生物力學如何被建模，以及這些模型如何在實時控製係統中得到應用的具體講解。比如，當一個人想邁齣一步時，他的意圖是如何被傳感器捕捉，又是如何轉化為外骨骼執行器的指令的？這背後復雜的算法和反饋機製，纔是這本書想要揭示的核心吧。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我對《下肢智能攜行外骨骼係統控製理論與技術》這本書的期待，很大程度上是基於我對未來科技發展的一種憧憬。我腦海裏構想的這本書，應該是一本能夠點燃讀者探索欲望，同時又具備紮實理論基礎的著作。我原以為，這本書會詳細講解外骨骼與人體之間的“接口”問題。比如說，外骨骼如何與人體的骨骼、肌肉、神經係統進行有效的連接和適配？是純粹的機械固定，還是涉及到一些生物電信號的采集與反饋？我希望書中能夠深入探討人體運動模式的識彆與預測技術，例如如何通過分析步態、重心轉移、甚至微小的姿勢變化來預測用戶的下一步動作意圖。此外，對於“智能”的實現，我期待書中能夠介紹一些先進的人工智能算法，如機器學習、深度學習在運動控製和決策方麵的應用，尤其是在處理不確定性和動態變化的環境時，外骨骼如何做齣最優的反應。我也想知道，書中是否會觸及一些安全性設計原則，以及如何在保證控製精度的同時，確保用戶的安全和舒適度。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《下肢智能攜行外骨骼係統控製理論與技術》這個書名時，我的第一反應是，這絕對不是一本簡單的科普讀物。我設想中的這本書，更像是一本麵嚮專業研究人員和高級工程師的深度技術手冊。我期望書中會深入剖析外骨骼係統在不同工況下的動力學建模，例如如何在考慮重力、摩擦、以及人體自身動力學的情況下，精確地計算和控製外骨骼的運動。我也期待書中能夠詳細介紹各種執行器（如電機、液壓缸）的選型和控製方法，以及它們如何協同工作以實現平穩、高效的運動。關於“控製理論”的部分，我猜測會涉及到大量先進的控製算法，包括但不限於模型預測控製、滑模控製、魯棒控製等，以及這些算法在應對外界乾擾、模型不確定性等方麵的優勢。另外，對於“技術”的呈現，我希望書中能夠給齣一些具體的硬件設計參考，比如傳感器融閤、數據處理、以及嵌入式係統的實現方案。

評分☆☆☆☆☆

《下肢智能攜行外骨骼係統控製理論與技術》這個書名，讓我聯想到的是一個高度專業化的領域，而我作為一名對此領域略感興趣的普通讀者，在拿到這本書時，內心其實充滿瞭一種“想瞭解但又怕看不懂”的矛盾。我原本的期待是，這本書能夠以一種相對易於理解的方式，介紹外骨骼的基本工作原理。比如，它可能會先從人體腿部結構的生物力學模型入手，解釋人類是如何行走、奔跑、站立的，然後在此基礎上，講解外骨骼是如何模仿這些動作的。我期待書中能夠詳細介紹不同類型的傳感器如何采集人體的運動信息，比如肌電信號、步態數據、甚至平衡信息，並且解釋這些信息是如何被轉化為外骨骼的動作指令的。同時，我也希望書中能夠講解一些基本的控製算法，例如如何通過反饋機製來保證外骨骼動作的穩定性和精確性。如果書中能穿插一些實際的應用場景，比如在軍事、工業、或者輔助行動不便人群等方麵的案例，並且對這些案例背後的技術挑戰進行分析，那將更能引起我的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我之前接觸過一些關於機器人控製的入門書籍，但說實話，對於“下肢”這個特定領域，以及“攜行”這個概念，我還是有點模糊的。我設想中，《下肢智能攜行外骨骼係統控製理論與技術》這本書，應該會從基礎概念入手，逐步深入到復雜的控製算法。比如，它可能會先解釋什麼是“攜行”，在這種語境下，“攜行”和一般的“輔助”或者“增強”有什麼區彆？它是不是意味著外骨骼本身也需要一定的獨立運作能力，或者說它更多的是一種“跟隨”的姿態？我期待書中能夠詳細闡述不同類型的傳感器是如何捕捉人體運動信號的，例如肌電信號（EMG）、壓力傳感器、慣性測量單元（IMU）等等，以及這些信號經過預處理後，如何被轉化為有效的控製輸入。我尤其好奇的是，書中是否會講解一些主流的控製策略，比如PID控製、模糊邏輯控製、自適應控製，甚至是基於深度學習的強化學習方法，在下肢外骨骼的精準控製中是如何應用的。這些理論性的講解，如果能夠配以清晰的數學公式和流程圖，那將是多麼理想的圖景啊，能夠幫助我理解其中的奧秘。