如今,每年都有许多人的脚踝由于扭伤或在运动过程中受到伤害从而失去脚踝的运动能力。利用康复机器人辅助脚踝关节完成康复训练运动,成为目前脚踝关节康复研究领域的主要趋势之一。目前康复机器人的体积庞大,结构复杂,不能在诊所和/或家中进行康复训练,特别是难以适应未来远程医疗和移动医疗的发展需求。为此,本文设计一款便携的、轻量的和小型化的六自由度脚踝关节康复训练机器人,在满足脚踝的生物运动学和力学要求情况下,安全有效地达到脚踝康复的目的,并满足诊所或家中的康复训练的需求和愿望。本文主要完成下列几个方面的研究内容:首先,根据脚踝关节康复机器人的应用场景及需求与设计目标,进行了机器人并联机构构型综合演化,设计出STEWART变异机构,进行了机构原理与机器人运动学建模分析。根据并联机器人学相关知识与理论,分析与仿真了机器人的工作空间,及与机器人几何参数间的量化关系,并对机器人的可操作性及运动奇点和结构奇点进行了分析。上述分析结果表明,新型的STEWART变异机构具有良好的可操作性与运动性能,其工作空间呈现棱形状,有足够的工作空间满足脚踝康复训练的需求,并通过并联机构几何设计及控制方法消除结构奇点。以此完成了康复并联机器人的三维结构模型。其次,基于STEWART平台构型演变,提出采用新型的共轴铰链结构进行脚踝关节康复训练机器人的结构实现。并基于矢量矩阵及螺旋理论构建了新型脚踝康复训练机器人的运动学与静力学建模分析方法。再次,针对机器人的运动控制的实时性要求,提出一种基于神经网络与迭代算法的机器人逆运动学精确求解的方法。离线训练后的神经网络经过3次迭代算法补偿,最大误差仅为0.836μm,其计算时间仅为2.3098ms。结果表明,经过神经网络及迭代计算进行误差补偿算法能够进行康复并联机器人的逆运动学的精确求解。且具有运算简单、求解效果好、迭代次数少、计算精度高,且计算速度能满足此脚踝康复训练机器人实时控制的要求。最后,根据脚踝关节康复机器人平台承载需求,进行了机器人静力学理论分析与计算。计算结果表明,脚踝关节康复机器人的驱动杆上至少需承受1270的力。综上,本文研制的康复训练机器人在满足医疗使用条件的前提下,最大化康复机器人的工作空间并最小化杆件尺寸,满足康复机器人便携性、轻量化和小型化的要求。通过运动学、静力学分析与计算、以及基于神经网络及迭代补偿算法进行机器人逆运动学精确求解以及对机器人各种参数指标进行了分析与校核。结果表明,满足设计要求,未来本设计的康复机器人能较好地在诊所或家中进行康复训练。