假肢是康复医学工程领域一个备受关注的研究课题，传统踝关节假肢多为被动式，其机械性能在不同的步行速度和地形保持不变。对于每一个步态周期和不同的步行速度，正常人体踝关节阻抗是变化的。人体踝关节在行走的支撑相，特别是快速行走时起着积极作用。研究表明使用传统踝关节假肢的截肢者行走时比健全人需要更多的能量，且不便于快速行走，消耗的能量增加是因为传统假肢无法在支撑相提供能量补偿。为了模拟人体脚踝，并增加步态的对称性和步行的经济性，踝关节假肢应能提供动力，并增加步态的协调性。本文构建了由驱动器、传动装置、弹簧组和碳纤维脚板组成的主动式踝关节假肢系统，为身体前进提供足够的能量，实现人体自然步态。目前国内针对于主动式假肢的设计理念已成功运用到膝关节上，但其运用于踝关节的研究尚属首例。 本文介绍了主动式假肢的研究现状，以及人体行走时踝关节生物力学特征。分析了人体步态特征和特征量间的对应关系，把非线性特性分段线性化，找出一个明确的假肢控制目标。针对假肢控制目标，构建了一种新型的结构模型。通过稳态分析和动态分析评价假肢系统内在力学性能，完成假肢结构的参数计算和部件选型，利用SolidWorks软件完成假肢结构的设计，再建立假肢DSP硬件控制平台，并进行可行性分析。最后，设计假肢的有限状态机控制策略，详细规划出6个子状态，并进行结构阻抗模型在伺服控制器作用下的仿真研究。仿真结果表明，基于有限状态机控制器的主动式踝关节假肢表现出准确性和实时性，能够近似地模拟假肢控制目标的相位特征，并提供步态周期所需的能量补充。得出结论：优化假肢结构和控制目标，选择更合理的假肢平衡状态，详细规划假肢的有限状态机，可以减小踝关节角度跟踪误差。总之，主动式踝关节假肢及其控制策略的设计方法是可行的，可以有效地用于踝关节假肢的行走控制。