下肢步态康复训练机器人作为当今机器人技术的研究热点,涉及到生物医学、机械学、电子学、计算机学、数学分析等多个领域。本文从人体下肢结构出发,分析了人的正常行走步态,基于下肢步态康复训练机器人的实验设计样机搭建了一套虚拟样机平台,并对其进行了仿真实验研究。本文首先根据下肢步态康复训练机器人实验设计样机进行几何尺寸的校准,利用SolidWorks建立了下肢机器人的三维模型,对其机械结构进行分析,得到了各个零部件的质心位置和转动惯量等参数。结合人体下肢关节运动分析,确定了步态轨迹曲线。通过SolidWorks对其机械结构之间的运动关系进行分析,得到了关节运动和几何位置的相关参数变化。采用D-H法在MATLAB中建立了下肢机器人的运动学理论模型,将电机丝杠位移量作为驱动计算得到各个关节点的运动轨迹,在MATLAB/SimMechanics中搭建了虚拟样机模型并进行仿真分析。将理论计算得到的关节轨迹曲线与仿真曲线比较,验证了运动学理论建模的准确性。最后,又通过实验设计样机各关节的实际运动轨迹分析验证了运动学建模的准确性,为后续动力学分析提供理论和仿真依据。在保证下肢机器人运动学建模正确的基础上又对其进行了动力学分析,通过拉格朗日能量法对下肢机器人建立了动力学理论模型。在ADAMS中搭建了下肢机器人虚拟样机,并利用其自身强大的解算器进行动力学仿真。分析了下肢机器人在运动过程中的关节角度、角速度和刚体间的受力变化等情况,为下肢机器人结构的优化提供设计依据。根据ADAMS仿真,分析了下肢机器人动力学特性的影响因素,并校准了动力学理论模型。同时,又通过实验校核了ADAMS仿真模型,为后续下肢机器人的控制提供理论依据和模型基础。本文通过MATLAB-ADAMS建立了协同仿真系统,根据被动训练模式确定采用计算力矩加PD控制算法,进行了步态轨迹跟踪控制的联合仿真实验。仿真结果验证了控制算法的有效性,从而对实际样机的控制算法设计及其PID参数整定具有一定的指导意义,为后续研究提供仿真实验平台。