人口老龄化是现代社会的一个重要特征,由于人体机能下降,老龄化人口存在行动不便等诸多问题。下肢外骨骼作为一种助力设备,自问世以来一直备受关注。外骨骼的应用不仅有利于解决老龄化人口行动不便的问题,对健康人群而言,也能依靠外骨骼的助力作用减少劳动消耗,减轻劳动者负担。外骨骼的发展经历了从液压驱动为主到电机驱动为主的动力源变化,液压驱动和电机驱动的共同缺陷是外骨骼系统质量过大,此外,刚性杆件的使用也不利于提升穿戴舒适性。因此,本文设计了基于气动人工肌肉的柔性下肢外骨骼,提升外骨骼助力行为的自适应性与助力效率,减轻外骨骼整体质量,提高穿戴舒适性。本文开展了人体下肢关节驱动模式解析研究,明确了人体下肢关节运动学特性。为了使外骨骼助力行为更加符合人体运动规律,本文基于惯性测量机制和薄膜压力传感技术采集人体下肢运动时的关节角度变化信号和足底压力数据信号,开展了步行周期数据分析。针对人体运动模式多样化的问题,本文提出了一种基于KNN原理的步态识别算法对人体运动模式进行识别分类,实现了人体步态的准确识别。气动人工肌肉力学响应具有强非线性,本文开展了气动肌肉建模分析,提出了基于模糊PID控制的气动人工肌肉控制策略与助力行为优化设计。本文搭建了集合电源、微型气泵、控制板等部件的小型电控箱,以减轻柔性外骨骼质量。实测行走实验分析表明,本文研制的柔性外骨骼助力效果明确,相比于电机驱动、液压驱动方式,外骨骼的穿戴舒适性显著提升。