膝关节功能障碍患者常常伴有不同程度的股四头肌肌力损伤,对患者的生活带来很大的不便。现有的下肢康复机器人均以关节活动度为指标,忽略了肌肉力量的作用,并且限制了膝关节的转角,最终导致康复效果不佳。针对以上问题,本文设计了一款坐卧式股四头肌康复机器人,并对股四头肌的康复策略进行了探讨,最终通过实验验证了肌肉康复的有效性。根据人体生理解剖学知识,规划出了康复机器人的运动范围,保证患者在训练过程的安全性;基于偏置曲柄滑块原理并结合股四头肌的屈伸运动规律提出了不同位姿的康复机构;基于人机工程学知识,给出了股四头肌康复机器人的总体设计方案,其中包括整体结构、驱动源选型和整体控制原理的设计方案。基于闭环矢量法建立了股四头肌康复机器人运动学方程,利用Matlab和Adams软件对康复机器人进行了运动学仿真分析验证;然后通过牛顿欧拉法建立了股四头肌康复机器人人机系统的动力学方程,并完成了相关仿真分析。基于生物力学仿真软件Anybody,通过编写程序在软件中对人体下肢蹲起运动进行了运动学和动力学的仿真分析,分析结果表明下肢屈伸运动对股四头肌的康复有着积极的作用,并进一步提出了股四头肌肌肉的康复策略。最后,搭建了实验样机,并对样机的功能设计和康复效果进行了实验验证。运动空间实验表明样机在康复过程中最大运动空间在预设范围之内满足设计要求;负载与速度关系实验表明样机在不同负载情况下康复训练周期能够满足患者需求;翻转实验表明样机具有可折叠功能;肌电信号采集实验和步态康复运动实验表明样机对股四头肌康复的有效性;康复运动实验进一步验证了运动学和动力学理论和仿真的正确性。