随着我国步入人口老龄化社会,脑卒中等脑血管疾病的患病人数正逐年增加,未来我国对老年人的护理将主要依赖家庭和社区,这将对康复设备和医养人员提出了新的要求。本文针对现有的康复设备体积庞大,不便于在家庭和社区内使用的现状,开发了一款小型化便携式下肢外骨骼康复机器人。论文主要研究内容如下:人体正常行走步态数据的采集与处理。在分析人体步态特征和下肢关节运动机理的基础上,确定下肢外骨骼康复机器人各关节的自由度分配方案;采用光学动作捕捉系统采集正常人体行走过程中下肢各关节的空间位姿轨迹。通过数据处理,得到人体矢状面上下肢各关节关节角度-步态周期曲线。下肢外骨骼康复机器人机构优化与结构设计。首先,根据给出的外骨骼机器人便携性的设计要求,将外骨骼机器人分为踝关节模块、膝关节模块、髋关节模块和腰部连接模块。提出以摆动滑块机构作为外骨骼机器人各关节机构构型;然后,基于人体步态生物力学,以步态周期内驱动器所需的最大力最小为优化目标,建立机构尺度优化数学模型,并在ADAMS软件中对各关节机构进行优化,确定各关节机构尺寸。最后,结合关节机构优化结果,分别对各模块进行结构设计。下肢外骨骼康复机器人机械-控制系统联合仿真。首先,针对脑卒中患者康复训练的两种模式:被动引导训练和主动辅助训练。提出了外骨骼机器人对应的控制策略:基于PID控制的位置控制和基于位置的阻抗控制。接着,在MATLAB/Simulink工具箱中建立控制系统仿真模型,在ADAMS软件中建立机械系统仿真模型,通过仿真接口,在MATLAB/Simulink中创建机械-控制系统联合仿真模型;最后,通过联合仿真模拟下肢外骨骼康复机器人的不同训练模式,证明了控制策略的可行性。下肢外骨骼康复机器人样机试验验证。根据下肢外骨骼机器人的结构和控制策略,设计搭建硬件系统,编写主被动训练控制程序,建立下肢外骨骼康复机器人原型试验系统。模拟下肢单关节的主被动康复训练以及单侧下肢被动康复训练进行试验。针对试验过程中电动推杆对控制信号响应滞后的问题,本文在传统增量式PID的基础上提出了有效的改进控制算法,实现了外骨骼关节角位移的精确跟踪。试验结果初步验证了下肢外骨骼机器人原型样机步态训练控制策略的可行性以及整体系统的可靠性和功能性。