功能性电刺激（FES）在一些较为简单的运动康复中有着明显的疗效,但是对于诸如步行等较为复杂的运动依然无法达到理想的效果,为将功能性电刺激用于步行康复训练,本文首先对正常人行走的模式进行了研究。为更好的进行参数调控,通过结合主客观评价的正交实验确定出了合适的调节参数及参数的调节范围。为应对肌肉疲劳的影响,以实现更精确的控制,对功能性电刺激的肌肉反应进行肌肉刚度建模,在此基础上提出了基于肌肉刚度逆模型的前馈控制组合模糊反馈控制的闭环控制方法。实验结果表明其在下肢步行训练中表现了良好的跟踪性能,并能及时补偿肌肉疲劳带来的影响,证明了其在步态控制中的可行性。本文具体研究内容如下:（1）步行过程中下肢运动信息采集与分析。人类行走这一基本运动是由多系统协调完成。要想将功能性电刺激用于步行,首先要对正常人行走模式进行研究。通过同步采集足底力、姿态传感器及表面肌电信号实验,分析了不同步速下一个步态周期中关节轨迹的曲线、下肢肌肉激活的时序。不同步速下的关节轨迹曲线作为康复训练实验时的轨迹参考,肌肉激活的时序是康复训练时电刺激控制时序设计的依据。（2）膝踝关节伸屈肌电刺激参数作用强度研究。功能性电刺激器有幅值、脉宽、频率三个调节参数,刺激参数有各自的调节范围。不同的刺激参数的作用强度是不同的,为了更好进行参数调节,通过设计结合人的主客观评价方式的正交实验,确定出合适的调节参数;再由感知觉阈值实验确定出刺激阈值范围。结果表明,刺激参数的作用强度依次为幅值＞脉宽＞频率;不同肌肉的运动阈值及痛觉阈值是不同的。膝关节肌肉为15V-40V,踝关节为15V-33V。并通过实验证明了不同关节肌肉同时激活时,对刺激参数的运动阈值及痛觉阈值无显著影响。（3）面向电刺激的肌肉刚度建模及下肢运动控制方法研究。本内容主要的目标是要知道电刺激参数与下肢肌肉特性的之间的关系以及设计实时关节轨迹控制器。通过设计实验,建立电刺激参数与下肢膝踝关节四块肌肉刚度之间的关系模型,实验结果表明,电刺激强度和肌肉刚度近似呈线性关系,通过实验验证了该模型的正确性。在运动控制方面,设计了基于肌肉刚度逆模型的前馈控制组合模糊反馈控制的关节实时轨迹闭环控制方法以提高电刺激下的膝踝关节角度的输出精度和稳定性。（4）步行康复训练实验。在实验平台上分别进行关节轨迹跟踪实验,疲劳实验以及步行康复训练实验。关节轨迹跟踪实验和疲劳实验的结果表明,刚度模型逆模型结合模糊控制的前馈反馈控制器和模糊控制器都能够对关节轨迹实现实时跟踪,也都能够自适应地调节刺激幅值大小对肌肉疲劳进行补偿。但整体来看前馈反馈控制器的性能更好,跟踪误差更小（未疲劳状态下,膝关节平均跟踪误差为5.034°,踝关节为3.5944°;疲劳状态下,膝关节平均跟踪误差为5.3899°,踝关节为3.7895°）。通过对不同步速状态下进行步行康复训练实验,结果表明,本文所设计的控制器都能够良好的进行跟踪。