下肢助力机械外骨骼是一种通过穿戴于人体下肢外侧将人体与机械并联在一起的人机一体化智能机械装置,它在像人体骨骼一样对人体起到支撑和保护作用的同时,也可以辅助人体下肢进行运动,它是机械、材料、传感器、人工智能等多个领域新技术的结合。下肢助力机械外骨骼主要用于为人体步行提供助力,缓解人体大负重行走状态下的疲劳感。与传统的运载机械相比它具有更高的灵活性,能够适应复杂环境,工作范围更广阔。本文的研究目的是设计一种适用于在人体负重作业状态下,为人体下肢提供助力的下肢助力机械外骨骼,其结构需要兼备舒适性与灵活性。为实现该目标,本文主要从结构设计、运动学及动力学分析、仿真和实验三个方面对下肢助力机械外骨骼展开了相关研究。在对其进行结构设计的过程中,本文首先参照人体下肢各关节的骨骼结构和人体尺寸参数信息,对机构进行了拟人化的设计,确定了主、被动关节以及各关节的自由度及转动范围、机构尺寸调节范围,使用SolidWorks建立了下肢机械外骨骼的三维模型,并对不同状态下的机构受力情况进行了静力学特性分析。在对其进行运动学及动力学分析的过程中,本文首先从人体步态分析角度出发,对机构进行了正运动学和逆运动学的求解,利用Matlab建立仿真模型,对机构进行了动态模拟,得到各关节驱动机构的运动规律,为动力学分析提供数据基础。之后,基于牛顿-欧拉公式建立了动力学方程,分析了系统的动力输入与输出,并利用动力学仿真对机构进行动力学仿真分析,为样机的制作提供了有效的理论基础。最后,搭建了简易的样机实验平台,进行了相关试验,对其实际助力效果进行了综合评价。