随着社会老龄化的加剧,患有心脑血管疾病的人口比例也不断的增加,这类患者的脑神经无法正常的控制肢体运动,而帮助患者进行康复运动刺激脑神经重新建立与肢体的联系是主流的治疗方式,但目前相对应的医疗资源却十分有限。上肢外骨骼机器人为牵引患者上肢进行康复运动的可穿戴机械设备,其运动方式类似于人体的上肢,近年来被越来越多的应用于医疗康复。因此,能够自主避障的上肢外骨骼机器人的研究在康复设备中具有广阔的应用前景和科研价值。通过对国内外上肢外骨骼机器人的发展现状进行研究和分析,结合患者康复训练的需求和指标,完成上肢外骨骼机器人的总体设计。在结构方面,根据人体上肢的运动,设计了一种具有七自由度双臂同构机械臂的上肢外骨骼机器人;为了实现机器人轨迹规划、关节控制等,进行了基于ROS平台的上肢外骨骼机器人控制系统的整体设计。对所设计的上肢外骨骼机械臂进行运动学和动力学分析。建立了基于D-H参数法的上肢外骨骼运动学模型,完成了其正运动学分析,并使用robotics toolbox验证其运动学模型的正确性;采用空间算子代数法建立了上肢外骨骼机械臂递推动力学模型,提高了外骨骼关节驱动力矩的计算效率,并通过ADAMS软件对空间算子代数求得的关节驱动力矩进行了验证,为关节控制提供了理论基础。为实现上肢外骨骼机器人的自主避障,提出了基于点云信息的自主避障算法。根据Kinect采集的深度点云信息和RGB图像建立空间代价地图,采用OBB包围盒算法作为碰撞检测算法;为了增强路径规划算法的计算效率,在RRT路径规划算法的基础上引入人工势场法作为方向引导函数,并在Matlab中建立含有障碍物的空间代价地图,对上肢外骨骼机器人进行避障仿真研究,验证了算法的可行性。最后,针对上肢外骨骼机器人原理样机,开发了基于ROS平台的控制系统。为了提高上肢外骨骼机器人对规划轨迹的响应速度,设计了带有动力学前馈补偿的自抗扰控制器,以实现外骨骼各关节对目标规划轨迹的快速响应。在ROS开发平台的基础上,完成上肢外骨骼机器人控制系统的设计,并进行和Gazebo联合仿真。实验结果表明,所设计的引入人工势场法的RRT算法,在含有障碍物的环境中规划出的路径合理,带有动力学前馈补偿的自抗扰控制器轨迹跟踪的效果良好,能控制Gazebo中的上肢外骨骼模型实现自主避障。