临床应用表明,基于神经可塑性原理的减重步行训练对恢复下肢运动功能具有显著作用,但存在医疗人员劳动强度大、重复性差、训练效率低等问题。因此,下肢康复机器人技术成为了近年来的研究热点。本文密切结合机器人辅助下肢康复训练的需求,研究了足底驱动下肢康复机器人步态模拟机构概念设计、尺度综合及人机系统仿真等问题。论文工作及成果如下:系统分析了人体步态特征、步态周期、步态事件及描述步态的重要参数,利用LUKOtronic三维运动解析系统采集了人体正常行走运动学信息,并建立了人体下肢运动学模型;讨论了在行走过程中起主要作用的肌肉及其主要功能,以及肌力与肌肉长度及其收缩速率之间的函数关系。针对下肢康复机器人对步态模拟机构的需求,结合2自由度曲柄滑块七杆机构与凸轮机构,提出了一种考虑步态时相的凸轮连杆轨迹生成机构的构型方案。建立了上述机构的位置正解与逆解模型,提出了一种考虑机构运动特性与凸轮尺寸特征的尺度优化综合方法。利用人体步态数据,进行了步态机构综合,结果表明,该机构能够精确实现人体正常步态轨迹,且仅使用一台匀速电机即可实现机器人速度控制。提出了一种凸轮连杆函数生成机构串联平行四边形机构的足部姿态调整机构构型方案。建立了机构的位置逆解模型,并研究了机构尺度优化综合方法。以足部姿态角为目标输出,综合得到了足部姿态调整机构尺寸参数。结合轨迹生成机构,得到一种考虑足部位姿的单自由度下肢康复机器人步态模拟机构,并完成了机器人结构设计。使用Anybody生物力学建模软件构建了三种不同训练步态情况下的人机系统模型,分别提取下肢主要肌肉长度及其收缩速率数据,通过比较分析,证明了所设计机构的有效性。同时,结合下肢肌肉主要功能,分析了机器人辅助训练与正常行走两种状态下产生下肢生理参数差异的原因,研究了机器人设计时进行人体下肢自由度简化对下肢生理参数的影响。