助力机器人是目前机器人领域研究和发展的一个重要课题,而可穿戴型助力机器人又是使助力机器人走向室外更广阔空间的必要手段之一。可穿戴型助力机器人通过把助力机构穿戴在使用者身上,进而可以辅助使用者,如具有行动困难的老年人或残障人士,可以帮助他们克服困难,实现正常人的日常行动。因此,可穿戴型助力机器人受到领域专家学者的重视。随着现代机器人技术的发展,可穿戴型助力机器人面临巨大的发展挑战与机遇。可穿戴助力机器人的研究囊括了从膝关节助力、髋关节助力,到人体下肢助力、上肢助力,从特定动作如上下楼梯、行走到广泛动作的助力。本论文面向人体髋关节助力,从各个方面讨论了髋关节助力机器人的研究现状和应用需求。以国家“十一五”863服务机器人重点项目“可穿戴型助残助老智能机器人示范平台”为基础,旨在进一步深入研究认识、理解人体助力的基础上,设计和研制出针对人体特定部位髋关节的助力机器人,达到人体髋关节3自由度助力和减轻髋关节负担的目的。本论文的主要研究工作概括如下：基于人体髋关节的解剖结构特征,从机器人学、人体工程学、仿生学的角度,设计和研制了一套新型的髋关节3自由度助力机构。该机构不同于其他髋关节助力机构,它是一个6自由度3UPS并联机构,能够和人体大腿共同完成3自由度的运动。另外为了满足建立人体大腿和助力机构的运动学模型的要求,采用了计算机视觉技术来检测人体髋关节的位置信息；结合串联机构学,构建了人体大腿和UPS支链的运动学模型,并且构建了助力机构的逆运动学雅克比。针对并联机构比较难建立正雅克比的问题,我们从并联机构的几何约束方程出发,通过微分法得到了被动关节和主动关节之间的速度关系,在此基础上提出了新的并联机构正运动学雅克比构建方法；在机构特性方面,无论是串联机构,还是并联机构,都存在机构奇异的问题。目前的机构奇异空间求解往往是通过扫描的方法实现的,求解效率比较低。本文结合随机逼近的思想,利用机构雅克比本身具有的特性,提出了一种新的机构奇异值快速查找算法；助力机构的设计优劣直接影响到助力机构的最终助力结果,但是目前仍然没有有效的方法可以在助力机构的设计优化阶段评价其助力性能。针对该问题,我们从助力机构的本质物理意义出发,从运动学的角度,通过比较人体模型的可操作性椭球和从动助力机构的可操作性椭球,可以评价助力机构的助力可行性和助力效果。该方法有助于提高可穿戴型助力机器人的设计效率,加强其助力性能；助力机构的控制直接影响到助力机构的助力性能。结合助力机构与人体之间的力传感器提供的人机交互信息,我们采用了基于假想柔顺的控制策略。通过仿真实验、基于假肢的实验以及实际人腿实验,验证了该控制策略的可行性。同时也验证了本文提出的并联机构正运动学雅克比建立方法的正确性。