随着我国人口老龄化程度的加深,因肌肉萎缩、关节老化及意外事故造成的下肢运动障碍患者数量逐渐增多,整个社会对护理和辅助装置的需求也随之增加。为了训练并恢复老年人及其他下肢运动障碍患者的起立运动功能,减轻护理人员的压力,提高患者起身活动的自主性,本文设计了一种能够辅助患者按照期望轨迹完成起立运动的辅助起立轮椅。基于康复医学理论,研究了人体下肢结构组成,将人体简化成多刚体连接的三连杆模型,分析了健康人体的起立运动过程。在此基础上建立了起立运动过程的运动学模型,求解出了各关节运动的轨迹方程,基于拉格朗日方法建立了健康人体起立过程的动力学模型。测量了人体起立运动过程规律,结合人机工程学理论,确定了轮椅结构的主要尺寸参数和总体设计方案,设计了辅助起立轮椅的机械结构,包括移动车体和辅助起立结构两部分,其中辅助起立结构包括膝关节辅助结构和髋关节辅助结构。结合起立运动过程的测量数据对辅助起立结构进行运动学逆解分析,并基于ADAMS对辅助结构进行运动学仿真,结果表明,辅助结构关节的输出角度能够准确追踪人体关节需求的辅助角度,验证了结构设计的合理性。通过逆动力学分析,得到各关节所需的驱动力矩,通过设定比例系数模拟患者的关节实际主动力矩,分析了辅助结构对人体的辅助力。建立了人机一体化虚拟样机仿真模型,分析了辅助起立结构电机的驱动性能和人机接触力,证明了辅助力分析的正确性,为辅助结构的驱动电机的选型提供了参考依据。借助ANSYS Workbench对轮椅车架结构进行静力学仿真分析,保证了结构的安全性。根据轮椅的辅助起立运动要求,设计了控制系统硬件方案,搭建了ADAMS与MATLAB/Simulink联合仿真平台,建立了基于PID控制的联合仿真控制系统,结果表明PID控制具有较好的控制效果,保证了系统的稳定性。