外骨骼式双足移动机器人能被使用者“穿”在身上,并时刻保持与使用者一致的行走动作,像人体的外骨骼一样代替人体承担外部负载,能够缓解特殊环境下大负重、长距离行走可能引起的疲劳和下肢伤痛等问题,且可以作为那些因为交通、地震灾害等引起的下肢伤残人员的生活辅助。因此,对外骨骼式双足移动机器人的研究将具有广泛的应用前景。本文所指的移动机器人即为外骨骼式双足移动机器人。移动机器人的支撑结构是机器人与地面的唯一接触部位,因此,利用仿人体足部的原理,对移动机器人的支撑进行研究设计显得至关重要。本文首先结合解剖学、人体运动生物力学等相关知识,分析了人体足部骨骼、肌肉、韧带及足弓的组成,研究了足弓的运动特征及人体步态特征。基于人体足部特征的分析结果,结合人体测量学理论,进行了人体足部运动生物力学的实验研究。搭建了足部运动捕捉系统及足力测量系统,通过对相机标定、标记点的捕捉识别,得到行走过程中人体足部关节角度变化、足弓变化等运动学信息,建立人体足部动力学模型,结合人体足部运动学研究结果及足底力信息,得到人体足部的动力学信息。基于人体足部特性及运动生物力学实验结果,进行了仿生非线性支撑的设计。对仿生非线性支撑进行了建模分析,在选择了适当的材料后,确定非线性支撑的尺寸参数,对其进行校核,并完成加工装配。最后,基于设计的非线性支撑,对其运动稳定性性能进行了实验评价。分别利用非线性支撑及普通线性支撑代替人足行走,获得人体在行走过程中的髋关节、膝关节和踝关节的角度等运动学参数及重心的左右摆动位移。将获得的参数与人体正常行走时的参数进行对比分析,发现人体在本文设计的非线性支撑下行走的结果与人体正常行走的结果更相似,表明本文设计的非线性支撑有较好的运动稳定性。