下肢外骨骼机器人是从双足机器人演化过来,用于辅助人体助力,是一种提高人体运动负载能力的装置,通过人的识别认知能力去弥补机器人的感知能力,以及通过机器人的助力续航弥补人的力量缺陷,实现了人与机器人的优势互补,并且下肢外骨骼机器人在军事、医疗、工业方面的应用需求不断增加,对应的研究空间和发展领域也在不断壮大。下肢外骨骼机器人采用双足进行步态运动行走,运动灵活性好,但是相对的平衡性和稳定性较差,同时由于感知系统、控制系统、驱动系统之间会存在延时,会导致下肢外骨骼运动控制出现延时,并且对于下肢外骨骼机器人其结构设计原因,自身的重心相比于人改变较大,因此在穿戴人员穿戴外骨骼后,其运动步态特性发生了改变。在本文中,阐述设计了一款下肢外骨骼机器人,这款外骨骼机器人采用人体仿生学的结构进行设计,下肢的髋关节和膝关节都配有独立的驱动单元进行助力。本文讨论了下肢外骨骼步态检测和运动稳定控制方面,所设计的下肢外骨骼具有与穿戴人员相似的步态运动特性以及稳定性,并通过滑膜控制器进行过渡。本文主要研究概括如下:(1)针对下肢外骨骼的实验需求,搭建下肢外骨骼机器人实验平台,该下肢外骨骼机器人采用拟人化设计,并对其软硬件系统进行设计;(2)针对人体步态运动特性,以及下肢外骨骼机器人的步态运动稳定特性,通过实验人员穿戴相关设备采集步态运动数据,在记载数据后选用合适的机器学习算法对步态进行检测划分,并通过OpenSim软件对下肢摆动期和支撑期的运动特性和功耗特性进行分析,选用步态中支撑期进行步态规划控制,最终通过随机森林对穿戴人员步态进行训练学习,进行步态预测;(3)针对下肢外骨骼稳定性的控制问题,结合ZMP稳定判据和基于任务参数的高斯混合模型的步态规划控制,相比于插值法和牛顿预测法具有下肢实时稳定性的参考,并通过设计滑膜控制器对步态中支撑期和摆动期不同的数据驱动进行过渡控制,实现在支撑期进行腿部位置随动控制,在摆动期进行稳定步态规划运动控制,使得穿戴人员在摆动时减少人为控制影响,提高下肢外骨骼步态稳定性。