随着科学的进步和医学技术的突破,人们的平均寿命增高,加剧了社会老龄化,大城市的快节奏生活和工作压力导致脑卒中患者逐渐增多。现今科学技术下,脑卒中虽致死率下降,但肢体功能障碍仍是亟需解决的重大难题,其中上肢功能障碍更是人们生活幸福指数下降的重要原因。临床医学研究发现,在脑卒中初期阶段,科学合理的持续运动治疗能够加速上肢功能的恢复,传统的治疗手段不能保证患者在运动治疗过程中的持续性,且康复治疗师也不足以满足我国广大人口的需求。随着机器人技术引入康复医学中,并在临床实验中取得良好效果,医工结合的康复机器人技术正在快速兴起。为满足不同程度上肢运动功能障碍患者的多种康复训练需求,本文以三维空间末端牵引式上肢康复机器人为研究对象,围绕康复医学理论和康复机器人结构进行康复训练模式研究。首先通过对人体上肢生理学和上肢关节运动原理分析,结合现代康复医学理论规划了上肢康复的六种康复动作,据此提出上肢康复机器人设计要求,设计空间三自由度末端牵引式上肢康复机器人总体结构方案;然后采用D-H参数法对机器人进行运动学分析,结合人体上肢运动学分析,得出人机交互的安全康复空间,完成机器人的静力学计算和动力学建模;之后提出上肢康复机器人的被动、主动和虚实交互三种康复训练模式,规划被动康复模式下的康复训练轨迹并进行仿真验证,分析机器人能实现的主动控制方法,以生活场景为参考设计虚拟场景,为患者提供视觉和听觉反馈,提升患者参与康复训练的主动性。最后搭建实验样机,选取水平面和三维空间的多关节协同的被动康复训练轨迹进行实验分析,对比机器人末端移动轨迹、旋转关节角度变化和移动关节位移变化,验证了上肢康复机器人训练时的稳定性和结构设计的合理性。