下肢康复机器人是一种用于康复医疗的机械器具,能够提升人体肌肉活性与力量,帮助病人尽快恢复下肢运动功能,帮助老年人增强行走能力。因为我国人口基数大,老年人与下肢残疾患者人口众多,而专业的医疗康复人员人数较少,所以对下肢康复机器人的研制有重要意义。康复机器人机构构型的优劣决定着康复机器人性能的优劣,本文主要对机器人的机构构型进行设计,并对机构性能进行分析研究。对人体下肢的结构与组成进行了分析,决定着人体下肢运动方式与范围的是人体下肢的3个主要关节,即髋关节、膝关节与踝关节。分析了髋关节、膝关节与踝关节的组成与每个关节所具有的自由度,并通过生物力学软件OpenSim对人体进行行走仿真研究,得到了在一个步态周期内人体关节的运动变化以及每个关节运动所需的自由度情况。根据踝关节、膝关节与髋关节所需自由度数目分别设计了踝关节机构、膝关节机构以及髋关节机构,同时为了适应不同身高的人群,将机器人的小腿机构与大腿机构设计成为可以进行伸缩调节的机构,完成了下肢康复机器人的总体构型设计。髋关节机构是下肢康复机器人中最为重要的机构,设计了一种UPS+UPR+S并联机构作为康复机器人的髋关节,并使用螺旋理论对该机构进行了自由度分析,通过建立机构的约束方程得到机构在运动时不会出现伴随运动。分析了UPS+UPR+S并联机构的位姿逆解方程,给出了运动逆解算例,利用遗传算法对机构的位姿正解方程进行了求解,得到了相应的位姿正解算例,所得结果与逆解算例相互吻合。由机构的位姿逆解方程得到了该机构的速度表达式,使用MATLAB给出算例。推导出了机构的雅克比矩阵,对机构的奇异位型进行了求解,得到该机构在允许的活动范围内不存在奇异位型。根据边界搜索法,在MATLAB中编程,得到了该机构的工作空间,并在SolidWorks中模拟仿真了机构的工作空间,验证了求解工作空间的正确性。对机构的灵巧性进行了分析,得到了可以用来描述机构灵巧性的局部条件数的分布,并给出了在工作空间内的机构灵巧性分布,分析了机构的结构参数对全局灵巧性的影响。对机构的静刚度性能进行了相应分析,并对机构的速度性能进行了研究。搭建了实验样机,对机构的性能进行了实验测试,得到了机构能够实现的转动范围。对髋关节机构应用Adams软件进行仿真分析,验证了运动学分析的正确性,并进行了动力学仿真研究。在SolidWorks中搭建了康复机器人与人体的人机一体化模型,导入Adams中,创建了虚拟样机。将人体行走仿真的关节转动数据作为驱动数据,对下肢康复机器人模拟人体行走进行了仿真研究,得到了各个所需驱动处的驱动速度数据,人体各部分的质心变化曲线以及驱动力、力矩、功率的变化情况,为康复效果的进一步改善提供了依据。