外骨骼是一种可供人体穿戴的刚性机械装置,用于帮助人体行走、适用于越野登山、负重前行和下肢康复等场合。穿戴外骨骼机构后会使使用者与装置形成一体化的系统,这个系统相比于正常人体步态系统有了更承重的结构。本文分析了一种人体下肢被动助行外骨骼装置（Walking Assist Exoskeleton,简称:WAE）,穿戴外骨骼可以使小腿及脚踝减轻行走状态下拓屈的支持力,为人体关节的转动提供额外扭矩,减轻了步态中关键阶段的关节负担。本文构型了一种新型无动力源外骨骼机构,该机构无外部电动机,通过刚性杆组、超越离合器和弹性元件的组合机构来实现对人体步行过程中的能量转换,增强了使用者的行走能力。建立了人体穿戴外骨骼系统的动力学理论模型,分别对单脚与双脚支撑模式的人机系统进行了分析,并运用Matlab软件对相关参数进行了求解,计算出行走时各关节的理论转矩。通过正常步态下的求解数据,绘制了关节运动的拟合曲线,建立了人体穿戴外骨骼行走的虚拟样机模型,并进行动力学仿真分析。本文进行了机械装置和人体生物力学的交叉研究,使用Opensim中的CMC肌肉参数模块,建立了人体穿戴外骨骼的生物力学模型,分别对穿戴与不穿戴外骨骼的情况进行了行走步态仿真,从生物力学的角度对比了穿戴外骨骼前后肌肉相关的变化。结果表明,穿戴WAE行走会降低步态中关键肌肉的活动,降低肌肉在步行状态下的活性值与肌肉力,并且有效的减低了人体因步行运动产生的代谢值损耗,验证了穿戴外骨骼机构能够确实提高人体的行走能力。本文的研究成果为行走用无源外骨骼机构的设计提供了一种新思路和方法。