康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支,它的研究贯穿了康复医学、生物力学、机械学、计算机科学以及机器人学等领域,且广泛应用于康复护理、假肢和康复治疗等方面。由于它的作用对象是人体,因此它的设计必须满足安全、舒适、有效等基本要求。外骨骼型下肢康复机器人是康复机器人的一种,其主要是用于帮助患者实现其下肢各关节的运动功能的康复。目前,国内外已研发了各式各样的外骨骼型康复机器人,本文在对现有外骨骼型康复训练器进行分析的基础上,提出一种新型的适合于人体下肢膝、踝关节步态训练的康复机构。本文的主要工作如下:基于串联弹性驱动器的外骨骼型下肢康复机构综合。首先在对下肢各关节的损伤、组成、结构、治疗和康复方法进行详细分析的基础上,根据各关节的运动方式和康复需要,并结合外骨骼型下肢康复机构的设计原则,综合出一种新型的、紧凑的、柔顺的适合于人体下肢各关节步态训练的康复机构;然后,基于实验的方法确定人体下肢各关节的正常的运动范围;最后,以满足机构最小量化为目标,以机构可以实现其功能要求和正常运动作为约束条件,以构件长度作为设计变量,基于ADAMS软件对该康复机构进行设计研究,完成机构的尺度综合。外骨骼型下肢康复机构的运动学仿真分析。以人体在正常行走时下肢各关节的位置、速度数据(工作空间)为基础,利用ADAMS软件对该外骨骼型下肢康复机构从逆运动学方面进行仿真分析,再从正运动学方面进行仿真验证,其仿真结果可为串联弹性驱动器的设计和选型提供理论依据。外骨骼型下肢康复机构的串联弹性驱动器的设计。首先详细阐述串联弹性驱动器的结构原理、工作机理及其在机器人应用中的优势所在,并给出具体的应用案例来证明该驱动器在实际应用中所具有的明显的优势;然后,提出本文所用到的新颖的串联弹性驱动器的结构组成、设计等;最后,根据外骨骼型下肢康复机器人的功能要求和尺寸限制,确立以电机驱动方式的串联弹性驱动器,并对其各组成部件进行设计和选型,包括:电机的选型;扭转弹簧和线性弹簧的选择;滚珠丝杠的计算与选型;齿轮的设计和确定等等,并建立该串联弹性驱动器的三维结构模型。