本文密切结合下肢康复机器人的自主创新需求,提出一种能模拟步行轨迹的足底踏板式下肢康复机器人,并系统研究了其3自由度足底踏板并联康复机构的概念设计、运动学优化与尺度综合、虚拟样机仿真及控制方案的设计等方面的内容。论文取得如下成果:(1)针对下肢康复训练机器人的设计轨迹需求,建立了人体下肢运动学模型,获取了人体步行时足心在矢状面的运动轨迹以及足部姿态角度曲线,在此基础上,利用函数曲线拟合获得了足心运动轨迹和足部姿态角的函数表达式。(2)基于人体步行的足心运动轨迹和下肢康复机构设计要求,提出了一种冗余驱动足底踏板式下肢康复机器人,该机器人能模拟人步行轨迹与足部姿态角变化。在此基础上,重点研究了3自由度柔性冗余驱动的足底踏板式并联机构,完成其详细设计、位置及速度分析,得到了广义雅克比矩阵,为后续运动学优化和尺度综合奠定基础。(3)将足底踏板并联机构分解为四种非冗余驱动机构,提出了一种适用于冗余驱动并联机构的力/运动传递性能的评价方法。此外,利用遗传算法完成并联机构的运动学优化,并分析了单一设计变量对机构运动学性能的影响。优化结果显示,优化后的足底踏板并联机构具有良好的运动学性能。(4)借助ADAMS软件,建立了足底踏板式下肢康复并联机器人的虚拟样机模型,完成人体步行足心轨迹、内/外翻运动和跖/背屈运动的逆运动学仿真,确认各部件与铰链的运动状态和干涉情况,综合评价了机构的运动性能,验证了足底踏板式下肢康复并联机器人的设计合理性。在此基础上,提出了足底踏板式并联机器人的控制方案,完成了各控制元件的选型和气动回路控制原理设计,为后续整机控制系统的设计和搭建奠定基础。本论文所开展的足底驱动下肢康复并联机构的运动学优化与仿真研究对于改善并联机构的运动学性能、运动学仿真具有重要意义。