目前,我国身体有运动障碍的人日益增多,但目前我国从事康复医疗方面的医护人员不足,因此众多学者和机构提出研制康复机器人来辅助患者进行康复训练,来解决该问题。下肢康复机器人是一个复杂的人机一体化系统,为了避免患者受到二次伤害,对安全性有非常高的要求,本文根据下肢运动特点,分析建立了下肢康复机器人系统的数学模型,并且根据阻抗控制模型设计了柔顺控制算法,从控制层面大大提高了系统的安全性和柔顺性,具体如下:首先分析了人体下肢运动形式和下肢生理构成,根据国家标准选定人体下肢尺寸,利用Open Sim软件对自然行走过程进行了仿真,得到各关节的自然行走步态曲线,利用Matlab软件拟合给出其数学模型,可作为运动控制的标准输入。对人体下肢自由度进行了分析简化,将髋关节和膝关节均简化为单个旋转副,利用卡尔丹角坐标系和矩阵变换建立了下肢康复机器人的运动学方程,以关节角度为输入变量,求解了外骨骼位姿、速度、关节肌肉位置的数学模型,并且通过Matlab数值仿真和Adams软件仿真,对比分析验证了运动学模型的正确性。利用拉格朗日法建立了下肢康复机器人在关节空间的动力学方程,结合气动人工肌肉数学模型和关节动力学方程,得到下肢康复机器人系统的整体动力学模型。设计了整个下肢康复机器人运动控制算法,首先根据所建立的运动学和动力学模型,进行位置跟踪算法设计,设计了PD位置控制律和计算力矩控制律,通过仿真对比确定用计算力矩控制律作为位置跟踪算法。然后在位置跟踪算法的基础上,利用阻抗模型设计了柔顺控制算法,给出柔顺系数对柔顺性进行量化,并对控制系统的柔顺性进行了仿真,结果初步验证了位置跟踪的准确性和柔顺性。最后设计了下肢康复机器人关节控制实验台,包括硬件、软件和数据通信等。利用实验台进行了轨迹跟随和扭矩补偿控制实验,实验验证了所设计算法跟踪的准确性和柔顺性。