近年来,由于我国老龄化的发展和脑卒中患病率的增加,踝关节运动损伤和运动障碍患者逐渐增多,然而康复训练医师人员的巨大缺口,使得踝关节康复机器人的研制愈发重要。为此,论文设计了一款新型并联式踝关节康复机器人,研究了康复机器人的运动学、静力学、动力学以及控制系统设计。设计出一种新型并联式踝关节康复机器人,并对其运动学进行建模分析和仿真。利用方位特征集分析了机器人的运动输出特性和自由度;采用驱动力螺旋和闭环矢量建立了机器人的运动学模型,推导了机器人的姿态角位移方程,利用影响系数法求解了机器人的角速度和角加速度方程,揭示出康复机器人机构具有无耦合的运动学特性;利用Adams和MATLAB分别进行虚拟样机仿真和数值仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。建立了康复机器人的静力学方程并进行有限元仿真。采用拆杆法将机器人各个构件进行拆杆,基于矢量法建立其静力学模型,求解出各个构件的静力学平衡方程,分别利用Adams和Matlab软件分别对静力学进行仿真,绘制了康复机器人的静力学驱动力矩变化曲线;利用ANSYS workbench对康复机器人进行有限元分析,验证机器人结构设计和选用的主体材料安全性。推导出康复机器人的动力学方程并进行联合仿真。采用拉格朗日法建立机器人的动力学模型,建立了机器人的驱动力矩方程;基于Adams和MATLAB软件分别对动力学进行仿真,绘制了康复机器人的动力学驱动力矩变化曲线;根据踝关节的运动角度,设计机器人单自由度和复合康复两种模式的运动曲线,利用Adams与Simulink进行机器人机械与控制系统的联合仿真,分别绘制出了角位移、角速度、驱动力矩和误差曲线,验证了控制方案的可行性。搭建了康复机器人控制系统并进行试验。采用固高公司的GUC嵌入式控制器、安川公司的伺服电机与伺服驱动器、深圳维特智能公司的倾角传感器和机器人实体样机搭建“上位机+运动控制器”的控制系统;基于Visual Studio 2008软件,利用QT平台设计人机交互界面,通过位置时间控制模式编写相应的运动控制程序;对实体样机的进行了康复训练的初步试验,结果表明所设计机器人能够满足踝关节跖屈/背伸、内翻/外翻等康复训练要求,同时验证了控制系统设计的有效性。论文研究为该新型并联式解耦踝关节康复机器人的实际应用奠定了坚实的理论基础和技术支撑。