外骨骼可以为穿戴者提供身体支撑、保护、助力等辅助作用。穿戴者肌肉活动与外骨骼助力间的适应问题，是人机协作过程中的技术难题。本文以踝关节外骨骼为例，研究直立抗扰任务下的人机协作机制，探索简单任务下外骨骼人机协作控制的一般规律。
　　研究工作包括以下3个方面：
　　（1）设计面向直立抗扰的踝关节外骨骼。基于直立抗扰下人体平衡机理，建立踝关节力矩模型；通过“沙袋撞击”实验研究直立抗扰下人体踝关节运动特性，提供机械设计参数；外骨骼作动结构上，采用串联弹性作动器和鲍登绳驱动，避免外骨骼体积大、惯性大、抗冲击性差等问题。
　　（2）设计踝关节外骨骼力矩跟随控制的优化策略。采用三次样条曲线描述直立抗扰下外骨骼期望力矩；设计基于PID的外骨骼力矩跟随控制器；将穿戴者双腿肌肉激活量作为评估人机协作适应度的指标，建立人在环优化的目标函数；通过自适应粒子群改进算法，优化外骨骼期望力矩；获得最佳的力矩控制参数，实现直立抗扰下外骨骼人机协作最优控制。
　　（3）设计人机协作直立抗扰实验。采用实时控制器搭建外骨骼硬件控制系统；基于Matlab提供的Simulink工具包编写外骨骼控制程序；设计3组对比实验，评估基于优化的人机协作控制对穿戴者运动性能的改善的作用。
　　实验结果表明：基于优化的踝关节外骨骼人机协作控制策略，可以有效的降低穿戴者下肢肌肉激活程度，减少穿戴者踝关节动作力矩，完成直立抗扰任务，对穿戴者有明显、积极的辅助作用。这为外骨骼人机协作控制的研究，提供了一种通用的解决方法。