近年来,由脑卒中（脑中风）偏瘫引发的踝关节功能受损的患者数量十分庞大,并且每年都有增长,因此研究可穿戴式外骨骼机器人辅助人体踝关节运动显得极为迫切。传统的可穿戴式外骨骼机器人大多由与人体相连的刚性结构组成,由于人体关节的固有特性,外骨骼机器人与穿戴者之间存在着人机关节难以对齐、末端执行器质量大、步态不一致等问题。为了更高效的辅助踝关节功能受损患者运动,本课题致力于一种轻量化、易穿戴的柔性外骨骼机器人系统研究,柔性外骨骼机器人是一个复杂的人机交互系统,涉及机械学、仿生学、人体运动生物学等众多学科。本文首先设计了人体步态识别系统,进行步态相位划分,进而准确识别人体运动步态和姿态;柔性轻型驱动采用以收缩鲍登线线距的方式将助力传递至人体足跟和前脚掌,辅助人体踝关节运动;最后研究了柔性外骨骼机器人控制方法,调控鲍登线内芯位移量实现位置轨迹和力矩轨迹跟踪控制。本文的主要研究内容如下:（1）步态采集系统设计。首先分析踝关节的运动方式与踝关节运动机理,通过对人体的步态相位分析,设计了便携式人体步态数据采集系统,主要包括基于足底压力传感器的足底力模块的设计,基于IMU的姿态运动信息采集模块的设计,通过人体行走实验,证明了所设计的步态数据采集系统的可行性,进而设计了步态检测识别方法,能准确识别人体运动步态。（2）踝关节柔性外骨骼结构设计。根据柔性外骨骼机器人的结构设计要求,以及踝关节运动方式,构造了人机连接传动方式;在此基础上建立了外骨骼机器人运动模型,并通过解算分析验证了模型的正确性,为结构设计提供理论基础。考虑到柔性外骨骼机器人穿戴舒适性、轻量化等要求,设计了紧密贴合人体身体轮廓的柔性穿戴设备;同时考虑到驱动单元体积小、质量轻等要求,设计了小型化、集成度高的绳驱动模块化关节,基于以上柔性外骨骼各部分的设计,最后完成了机器人的总体结构设计。（3）柔性外骨骼驱动与控制方法研究。首先分析了控制系统需求,然后对绳驱动模块化关节的FOC驱动原理、以及位置、速度、力矩等控制方法进行了研究。针对柔性外骨骼机器人的控制方法研究,首先规划了上层助力轨迹生成曲线;对鲍登线内芯位移量的调控采用前置导纳结合位置PID的控制方法,实时跟踪期望力矩轨迹,从而实现机器人的辅助运动。（4）柔性外骨骼机器人实验研究。搭建了柔性外骨骼机器人样机实物,设计了柔性外骨骼机器人控制系统硬件和软件。首先进行了模块化关节性能测试实验,在空载情况下,正弦轨迹跟踪误差只有0.015rad左右,在加载的情况下,误差在0.02rad左右;随后进行了柔性外骨骼机器人穿戴行走实验,通过调控鲍登线内芯位移量,辅助穿戴者踝关节运动,在支撑相进行助力轨迹跟踪,在摆动相进行踝关节角度轨迹跟踪,实验验证了本文所设计的柔性外骨骼结构和控制方法的有效性。