目前,受制于康复医疗资源的短缺,我国老年人和残疾人潜在很大的康复需求未能得到充分释放。因此,本文针对下肢运动功能障碍患者设计了一款能应用于轮椅以及病床的多功能下肢康复器。旨在多场景下帮助老年人或残疾人等下肢运动功能障碍患者进行康复训练,恢复他们的下肢运动功能。首先,本文依托人体康复机理,通过分析人体下肢解剖学结构,提出了以脚踏车运动机构为主体的下肢康复器设计方案,针对下肢康复器的多场景应用确定了两种机械安装方式,并对下肢康复器的检测传感系统和驱动系统进行了详细的设计。其次,采用复数矢量法对多功能下肢康复器进行了运动学分析,通过Matlab求解矢量方程,验证下肢康复器的运动轨迹符合设计需求。分别推导出下肢康复器动能及势能表达式,通过拉格朗日动力学方程求解出下肢康复器在期望运动轨迹下所需的驱动力矩,验证了驱动系统的合理性并为控制系统的设计奠定基础。第三,采用XML语言在OpenSim软件中建立了人体下肢与下肢康复器的实体模型,结合运动学角度数据与采集得到的人机交互力,通过仿真求得人体下肢肌骨模型在运动过程中肌肉纤维长度的变化量,分析多功能下肢康复器对人体下肢训练的康复效果。最后,针对多功能下肢康复器的康复策略以及运动要求,提出了模糊PID控制算法对下肢康复器进行位置控制,求出驱动系统伺服电机的数学模型后,在Simulink中验证了模糊PID控制算法,仿真了驱动伺服电机模型分别在阶跃信号和正弦信号作用下的响应曲线,仿真结果表明,该控制算法能够满足患者对多功能下肢康复器的实际需求。