如今,很多前沿的穿戴式下肢骨骼服能够满足人体的助力行走需求,在工程领域体现出重大的应用价值,但外骨骼机器人在运行过程中会消耗大量的能量,能源是制约外骨骼技术发展的主要因素之一,研究节能技术是提高外骨骼机器人续航能力的重要途径。在生物学研究领域发现,人体在运动过程中,各关节的能耗不是一成不变的,而是具有流动特性,基于此,本文从研究人体运动过程入手,揭示肢体间能量流动的规律,进而获悉各关节在此过程中所表现出的特性,以此建立人体关节能量流动模型,从而指导外骨骼关节的优化设计和驱动方法,提高外骨骼的能量利用效率,为提升外骨骼续航能力的研究奠定基础。首先,分析了人体关节的几何参数,建立人体五杆模型的运动学和动力学方程,利用运动捕捉系统及捷联惯导采集人体运动信息,求解不同运动速度下各关节的驱动力矩及功率,并通过三维力台系统的对比实验验证了求解结果的正确性。基于此,建立了人体各杆件及关节的能量流动方程,得到人体运动过程中能量的流动特性。然后,基于上述能量流动特性,分析得到运动关节的力学特性,结合主-被动力并联驱动关节的约束方程,建立了系统能耗模型。接着以膝关节为研究对象,基于系统能耗模型建立其能耗优化目标函数及约束条件,应用结合卡尔曼滤波的改进遗传算法,对膝关节负荷分配进行了研究,建立了以能耗最优为目的的关节力矩解耦算法。最后,搭建了直线电机对顶平台,进行了节能效果对比实验,实验结果验证了关节力矩解耦算法对于能耗优化的可用性。在此基础上,进行了外骨骼服助力奔跑实验,验证了基于关节力矩解耦算法的主-被动并联驱动关节,能够在外骨骼服助力过程中起到节省系统能耗的作用。