长时间站立会消耗大量体力且不利于身体健康,很多人由于职业原因必须在长时间站立的同时,集中注意力完成细致复杂的工作,如外科手术医生、流水线工人等。助坐随行外骨骼以其体积小、便携性好和助坐能力强等优点成为解决上述问题的首选方案。然而现有助坐随行外骨骼仅充当座具支撑人体部分重量,对坐立过程无辅助效果,且坐姿角度不可调节或需手动调节。使用者坐立频繁,常导致腿部肌肉疲劳,且需不断变换坐姿,其中断工作去调整外骨骼的过程又会大大降低工作效率。为解决上述问题,本文深度剖析坐立过程中人体膝关节力矩特性,并利用意图识别算法研制了一种可辅助人体坐立和智能调节坐姿角度的下肢助坐随行外骨骼,进一步降低坐立过程身体能耗,实现了无需动手的坐姿调整。本文主要内容如下:1)基于Anybody生物力学分析软件探究坐立过程膝关节力矩特性。设计动作捕捉实验获取人体坐立的运动学特征,基于此利用Anybody软件建立人体坐立生物力学仿真模型,并进行逆动力学分析。通过对膝关节角度和力矩的线性拟合指出两者之间的线性关系,并提出膝关节线性助力补偿策略,为外骨骼结构设计提供参考依据。2)基于线性补偿策略的外骨骼结构设计与分析。利用Anybody建立膝关节线性补偿策略下的坐立与行走过程仿真模型,对生物力学关键特征参数进行分析,基于该结果明确了坐立和行走过程分别使能和失能补偿的助力方案。在此基础上综合角度可调、驱动方案及舒适性等多维度设计原则,开展整体结构设计。将人体简化为三连杆模型,建立人机质心数学模型,基于CGPM理论对坐姿平衡稳定性进行分析。3)基于力位信号对人体运动意图进行识别。根据结构功能及工作状态设计二级识别方案,分别对站立态、行走态及直立、下坐、坐停、起立动作进行识别,以实现上述助力策略和智能调节坐姿角度的目标。搭建力位反馈系统进行目标动作的数据采集,对各动作运动特性进行分析。提取各信号的时域特征,根据不同动作意图之间的差异化特性,分别基于二值法和SVM构建二级识别模型,为控制方案的设计奠定基础。4)搭建外骨骼控制系统与实体样机,并设计实验对外骨骼的性能进行研究。集成控制系统硬件平台,设计程序框架与控制方案。设计并开展坐立和行走过程穿戴与不穿戴外骨骼对比实验,分别以肌肉活跃度和净新陈代谢率为指标,探究外骨骼的辅助坐立效果以及对人体正常行走的影响。