随着人口老龄化的加剧,脑卒中和骨关节疾病发病率的增高,针对下肢运动功能障碍患者的康复训练外骨骼得到了越来越多的关注。偏瘫及下肢骨关节炎主要表现为患肢运动障碍和站立困难。目前主要由护理师指导患者完成日常康复训练。康复外骨骼可以用来辅助理疗师对患者进行康复训练,减少康复所需的人工成本,同时外骨骼还能对个体差异性进行适应。下肢康复训练过程中,不仅可以帮助患者进行减重步态训练,减轻患者疼痛,还可以提高重复率和训练时长。本文设计了一套单侧下肢外骨骼系统,通过测量的健肢运动信息预测患肢步态轨迹,从而指导外骨骼辅助患肢运动,同时设计的外骨骼还能减轻患者在步态训练过程中的关节力。通过对人体下肢运动机理的研究,针对单侧肢体运动障碍的偏瘫患者设计了一种用于患肢步态训练的主动型内侧下肢外骨骼机构。以人体左右运动相似性为理论基础,提出了“健肢教患肢”的控制策略;开发了一套基于惯性传感器的实时步态测量系统以获得健肢实时步态数据;提出了一种基于神经网络的步态分相方法,利用足底压力与模糊分相方法得到的相位数据进行离线训练得到神经网络模型,通过实时测量健肢关节角度数据实现对患肢轨迹的实时预测。以外骨骼机械机构为平台搭建了基于嵌入式控制器的伺服驱动控制系统将控制策略具现,该系统基于步态分相模型得到的患肢预测轨迹,通过串级PID控制电机驱动外骨骼完成“健肢教患肢”控制,实现了利用健肢的运动信息指导外骨骼辅助患肢步态运动的功能。最后,基于设计的外骨骼原型系统进行了患肢在线跟踪实验和减重步态实验来验证外骨骼系统的功能,实验结果验证了“健肢教患肢”的可行性,外骨骼的减重效果。