外骨骼能够有效提高人体运动能力,比如:辅助患者运动康复、帮助老年人行走、帮助士兵负重行军等。运动过程中,外界干扰不可避免,外骨骼和人体如何共同应对外界扰动,保持身体平衡,是非常重要的研究课题。人体神经-肌肉-骨骼系统非常复杂,很难建立其精确的动力学模型。外界干扰具有偶发性质,与行走、奔跑类周期性动作不同,很难定义一个通用的模版。因此,在人机协作过程中,外骨骼控制缺乏对协作对象（人体）和协作任务（抗扰）的准确认知,很难制定出有效的控制策略。为此,本文首先简化外骨骼和抗扰任务,瞄准直立抗扰任务下踝关节外骨骼的控制问题,通过“人在回路”优化框架,获得外骨骼最优控制参数。具体研究工作如下:（1）建立人体踝关节力矩模型并设计了踝关节外骨骼机械结构。通过对直立抗扰过程中人体踝关节受力分析,基于倒立摆模型,建立踝关节力矩模型。在“沙袋撞击”实验中收集人体踝关节角度与力矩测量数据,以此为依据,完成踝关节外骨骼机械结构设计,通过Bowden绳连接外骨骼驱动装置与执行机构,降低外骨骼对穿戴者的负担。（2）提出了一种踝关节外骨骼分段阻抗控制策略。首先,通过直立抗扰实验,分析人体踝关节运动特性;然后,仿人体踝关节直立抗扰策略,制定分段阻抗控制策略,以期获得更好的“人机交互”控制效果。在分段控制的基础上,搭建外骨骼阻抗控制系统,并测试分析了控制器内环的力矩跟随效果。（3）设计了一种基于贝叶斯优化的“人在回路”外骨骼控制参数优化框架。在所设计的框架中,基于穿戴者比目鱼肌和胫骨前肌的肌肉激活程度,建立优化目标函数,利用贝叶斯优化算法对外骨骼控制系统的阻抗参数进行寻优。然后搭建直立抗扰实验平台,对所提方法进行对比实验验证。实验结果表明:基于分段阻抗控制策略的踝关节外骨骼能够有效协助人体实现直立抗扰,并降低人体下肢肌肉激活程度和踝关节力矩;基于贝叶斯优化的“人在回路”优化框架,能够为穿戴者提供个性化的最优阻抗控制参数,并进一步降低穿戴者下肢肌肉激活程度和踝关节力矩,在直立抗扰任务中为穿戴者提供更加积极有效的辅助作用。本文开展的简单任务下单关节外骨骼人机协作控制研究,将为今后复杂任务下多关节外骨骼的人机协作研究奠定基础。