飞机装配工人时常需要手持铆枪进行铆接工作,而铆接工作会产生持续的振动冲击,对装配工人肌肉骨骼造成损伤。本文通过对飞机装配领域进行调研,参考国内外成熟的外骨骼样机,以国内人体尺寸为依据,基于人机工程学设计方法,专门为飞机装配工人研发了一套带弹簧阻尼减振臂的机械外骨骼。本文对外骨骼包括下肢和机械臂在内的外骨骼关键部位进行了可行性研究,最后通过样机试验验证了飞机装配外骨骼在飞机装配领域应用的可行性。首先,基于工作相关的肌肉骨骼系统疾病(WMSDs)及飞机装配领域工作特征,阐述了外骨骼在该领域应用的意义。为了更好的研发用于该领域外骨骼,对国内外多种外骨骼进行了调研。针对某飞机装配车间工人工况展开了深入调查,找到了铆接工人工作的高危因素,并总结了五种常见的铆接姿势。基于对工人以及工人工作情况的研究分析,得到了外骨骼设计需求及设计目标。基于这些设计需求和设计目标,结合人体仿生学设计方法,研发出了带弹簧阻尼减振臂的机械外骨骼。然后,针对所设计的外骨骼样机模型,提出了双曲柄滑块外骨骼-人体人机耦合研究模型,建立了人机耦合运动方程,理论上验证外骨骼下肢工效与外骨骼尺寸的关系。并通过ADAMS动力学仿真试验,得到了不同条件下外骨骼下肢工效情况,提出了外骨骼下肢工效学设计方法。利用弹簧连杆机构的静平衡系统阐述了机械臂承重原理,并建立了单节机械臂动力学模型,解释了机械臂的减振原理。并通过ADAMS动力学仿真试验进行了验证,提出了机械臂承重性能设计方法,得到了机械臂承重性能曲线。建立了手臂-机械臂振动仿真模型,验证了机械臂减振性能,得到了机械臂阻尼器阻尼系数与手部受力关系曲线。最终,基于表面肌电信号测量仪以及薄膜压力传感器,客观上验证了外骨骼减振性能,且都得出了外骨骼能有效平均减小20%人体所受负荷的结论。基于NASA-TLX量表,在人体感受方面对外骨骼进行了验证。主观评价试验和客观评价试验都表明外骨骼具有很好的减负性能。