近年来,针对枯燥单调的传统下肢康复训练,国内外许多学者将虚拟现实技术应用到康复训练系统中,用以提高康复效率,但由于虚拟现实技术的局限性,基于虚拟现实的康复治疗方式目前还没有得到广泛的应用。混合现实作为继虚拟现实之后的新技术,不但继承了虚拟现实的各种优点,而且将人、虚拟环境和真实世界三者联系在一起,因此在需要与真实世界进行互动的活动中,混合现实显然更具优势。将混合现实技术应用到下肢康复训练领域中具有重要的现实意义。对不同康复治疗阶段的不同需求,提出了两种基于混合现实的下肢康复训练模式。其一为应用在康复前中期的爬梯步态矫正训练模式,对患者进行在视觉引导下的被动式爬楼梯步态训练;另一种模式是应用在康复后期的力刺激肌力训练模式,对患者进行视觉引导、力觉等多感官刺激的主动式肌力恢复训练。论文设计了一种四绳索牵引的下肢康复机器人,并针对混合现实技术的训练模式,设计了总体控制系统方案,以满足患者在这两种模式下的训练过程与虚拟对象的交互。对下肢康复机器人的机构进行运动学分析,为康复机器人的控制以及与混合现实的交互提供基础。在爬梯步态矫正训练模式中,通过实验得到正常人爬楼梯时下肢的运动数据作为康复机器人的输入,以此研究康复机器人的位置控制。在力刺激肌力训练模式中,研究了一种适合康复机器人机构的力反馈控制系统。论文利用微软的HoloLens设备作为混合现实端,通过unity3D引擎对其进行开发。根据训练模式需要,搭建混合现实环境,实现在混合现实环境中创建不同的虚拟场景。针对虚实交互,建立了虚拟场景与康复机器人在空间位置上空间映射关系,实现两者精确地相结合。在混合现实环境的基础上,针对两种训练模式分别创建虚拟电梯和虚拟草坪场景。以合作训练为目的,论文开发了HoloLens设备的网络功能,完成与康复机器人上位机通过局域网进行数据通讯,从而实现患者通过康复机器人与混合现实场景的实时交互。