当前,随着人口增长,下肢功能障碍患者数量不断增加。为了提高和恢复他们的运动能力和运动功能,下肢康复机器人便应运而生。绳索牵引康复机器人具有柔顺性好、布置方便且适应性强等优点,克服了传统康复机器人刚性大、柔顺性不足等问题,在康复领域得到广泛应用。因此,对绳索牵引下肢康复机器人驱动装置和机器人系统的研究具有现实意义。本课题是在国家自然科学基金(51405095)、哈尔滨市科技创新人才专项资金(2014RFQXJ037)及黑龙江博士后科研启动金(LBH-Q15030)资助下进行的。论文的主要研究内容包括:首先,根据人体下肢运动和组成特点,建立包含全膝关节下肢模型,并和简化膝关节下肢模型进行步态仿真对比,发现简化膝关节模型的不足,指出全膝关节模型合理性。针对下肢功能障碍患者步态中肌力和肌长度不足提出相应的训练方法并进行仿真验证,同时基于下肢运动和训练方法设计出既能使患者做单关节屈伸运动,也能使患者做多关节协同屈伸运动的下肢康复机器人。其次,对人体骨骼肌肉组成及工作原理进行阐述,根据Hill模型建立肌肉力学模型,依此从仿生学角度提出了两种仿肌肉柔索驱动装置,建立数学模型并仿真分析,从不同角度对结果进行比较,选出一种较为合理的构型作为康复机器人牵引装置。再者,结合上述仿肌肉柔索驱动装置,建立机器人静力学平衡方程,以静力学为基础对机器人刚度展开研究,定义了机器人系统第一、二刚度并进行分析;通过驱动含全膝关节的下肢模型完成步态运动,将踝关节矢状轴和垂直轴的运动轨迹进行拟合,分析了绳索驱动装置以及刚性支链在步态运动下的位置、速度和加速度变化规律;针对上述步态运动轨迹,研究了机器人第一刚度、第二刚度和系统整体刚度分布情况。最后,利用工控机、驱动器、运动控制卡和数据采集卡等元件建立集运动控制、数据测量、数据采集的控制系统,并进行了位置模式下的仿肌肉驱动装置验证实验、转矩模式下的驱动性能实验和特定轨迹下的双轴联动实验。其结果验证了仿肌肉柔索驱动装置的合理性,并且能够满足康复训练中对力以及输出轨迹要求,同时提高了系统的柔顺性、安全性以及对患者的适应性。