随着我国人口老龄化问题的加剧和人民生活水平的提高,大量的残疾障碍患者和老年人需要康复医疗设备,下肢康复机器人可以有效缓解我国康复医疗资源的紧缺。传统机器人关节采用高刚度的结构设计和高精度的位置控制,可以实现机器人在结构化环境下的高效率和高精度要求,但是这种刚性关节却难以满足下肢康复机器人在非结构化环境下对人机交互安全性和环境适应性的需求。针对这个问题,本课题设计一种仿人类膝关节运动特性、可以实现主动和被动变刚度的下肢康复机器人柔性膝关节,分析柔性膝关节的变刚度特性,对其位置跟踪控制方法进行研究,并进行仿真和物理样机验证。本课题的主要研究内容有以下几点:（1）下肢康复机器人柔性膝关节结构设计。为了解决传统刚性关节无法实现抗冲击、能量储存释放、柔顺力输出等问题,模仿人类膝关节运动特性,根据柔性膝关节变刚度方案设计要求,设计一种结合凸轮和杠杆机构原理优点的变刚度方案。根据设计的变刚度方案设计一种可以实现主动和被动变刚度的柔顺力输出柔性膝关节,并采用ANSYS软件对柔性膝关节的薄弱部件凸轮盘进行强度校核,结果表明设计的凸轮盘满足结构强度要求。（2）下肢康复机器人柔性膝关节变刚度特性分析。为了验证本课题设计的柔性膝关节可以有效实现主动、被动变刚度和柔顺力输出,建立柔性膝关节的机构运动数学模型,推导柔性膝关节系统等效刚度的数学模型,采用MATLAB软件进行柔性膝关节的变刚度特性和柔顺力输出特性仿真,仿真结果表明设计的柔性膝关节可以有效实现主动、被动变刚度和柔顺力输出。（3）下肢康复机器人柔性膝关节运动控制策略研究。为了实现柔性膝关节的精确位置跟踪控制,建立柔性膝关节的动力学模型,将柔性膝关节的刚度参数加入反演控制器中,设计用于柔性膝关节运动控制的反演控制器,采用神经网络实现反演控制器非线性未知项的逼近,设计用于柔性膝关节运动控制的神经网络反演控制器。采用MATLAB软件对柔性膝关节的运动控制方法进行仿真,仿真结果表明设计的神经网络反演控制器可以有效实现柔性膝关节的精确位置跟踪控制。（4）下肢康复机器人柔性膝关节样机试验研究。根据设计的柔性膝关节结构,制造加工相关零部件并进行装配,搭建物理样机试验平台,对柔性膝关节的输出特性进行试验。试验结果表明本课题设计的柔性膝关节可以有效实现主动、被动变刚度和柔顺力输出。