随着偏瘫康复应用中上肢康复外骨骼机器人的应用越来越广,保证人机交互的舒适性,减小人机交互中的对抗力逐渐成为研究的热点,如何设计满足条件的硬件控制系统平台是设计合适的机器人系统的前提。本论文主要面向上肢康复外骨骼机器人系统,进行硬件控制系统、实时性指标评价以及实时性优化相关的研究,具体包括以下三个方面:设计针对上肢外骨骼的被动、主动与阻抗力控制模式需求的硬件控制系统。首先结合了机械结构,完成了运动控制系统与交互力采集系以及关节绝对角度检测系统的需求分析与设计。针对系统中难以通过传统方式对角度进行检测的法兰耦合关节,设计了一种霍尔传感器环,结合运动控制器的关节相对运动角度实现对关节绝对角度的检测。最后进行了主控制单元的设计,通过CAN总线以及CANopen协议实现控制单元以及系统中的其他单元的实时数据交换。根据系统结构设计了一套系统软件,并通过交互力跟随实验验证了系统的功能性设计。针对控制系统需求,本文提出了基于力跟随控制下的上肢康复外骨骼机器人硬件控制系统实时性评价指标与一种基于异构控制系统的分布式主控制系统设计方法。通过系统对力变化的响应速度来对系统的实时性进行评价,并针对硬件控制系统以及软件结构的特性,通过实验以及分析得到影响系统实时性的主要环节及原因。针对不同环节使用到的硬件部分相对独立的特点,将控制系统中的任务分为高实时性任务和低实时性任务,提出了一种基于异构控制系统的分布式主控制系统设计方法。针对不同的控制模式,将对实时性要求不同的任务使用不同的微处理器进行处理,在保证系统功能性以及可扩展性的情况下对系统的硬件控制系统实时性进行了优化。并通过对优化后的系统交互力跟随实验,与优化前系统的实时性指标进行了对比验证,验证了优化方法的有效性。最后通过位置控制延迟测定实验对系统的实时性优化指标进行了量化,发现在本系统中位置控制延迟时间得到了47%的优化,并对系统各个环节在优化前后的时间消耗进行了分析,对优化方法的理论进行了进一步验证。