助力外骨骼机器人受到全世界机器人相关领域工作者的广泛关注和研究,它将人类“智力”与机器人“体力”完美结合,提高人体运动性和耐久性,在医疗康复、军事和工业等领域应用较广。目前,助力外骨骼机器人在下肢、上肢或单关节方面研究较多,且产品价格昂贵;全身助力外骨骼机器人大多是应用于医疗康复领域,驱动功率较低,难以满足重负载助力的需求。因此,研究一款结构灵活与助力性能强且价格合理的全身助力外骨骼机器人具有重要意义。本文通过分析人体结构和运动机理,结合搬运助力的设计目标,为提高人体上肢搬运负载能力和下肢行走稳定性以及减少体能消耗,提出一种全身搬运助力外骨骼机器人,从驱动、传感、控制以及电源系统等方面对其进行总体方案设计。从仿生学等多种设计角度综合考虑外骨骼结构,利用Creo建立了全身搬运助力外骨骼的三维实体装配模型,包括背部架体、上肢部件、外骨骼腰部、下肢部件等,并对关键零部件进行了有限元分析与优化,确保其强度和刚度的前提下轻量化。根据外骨骼机械结构和搬运过程的分析,选取搬起、放下和运送等不同位姿,分别采用D-H法和拉格朗日法对全身搬运助力外骨骼进行了运动学动力学分析,并利用Adams进行了仿真分析。通过分析穿戴者与外骨骼认知交互关系,确定了人机交互系统方案,根据此方案分别设计了运动信息采集系统和运动意图识别系统,运动意图识别系统分别对下肢行走和上肢搬运两种状况进行分析,下肢行走分析利用实验室第一代下肢助力外骨骼机器人BP神经网络运动模式识别系统判断穿戴者下肢运动意图,上肢搬运分析采用独立关节的PD控制识别,并进行Adams和MATLAB的交互式联合仿真,能有效提高外骨骼的运动性能,并缩短样机研发时间,为外骨骼机器人样机实验提供理论依据。研制了全身搬运助力外骨骼样机,搭建实验平台,对其响应速度和助力性能进行了实验验证。