康复机器人为提高运动性功能障碍患者的生活质量做出了很大的贡献。下肢康复机器人通过模拟正常人的行走位姿,使下肢患有运动障碍患者获得了很好的康复效果。患有运动性功能障碍疾病患者肌肉和关节的损伤部位各有不同,而目前市场上下肢康复机器人的构型多以刚性存在,训练功能多以步态为主,对患有股内侧和臀部深层肌群损伤患者的治疗效果并不明显,因此,研究下肢康复机器人的构型及其关键技术具有重要意义。本课题是在国家自然科学基金项目:刚柔混联机器人构型及其训练模式(51405095);哈尔滨市科技创新人才专项资金:刚柔混联下肢康复机器人构型研究(2014RFQXJ037)资助下进行的。主要研究内容如下:分析了人步态运动不同阶段时,下肢肌肉骨骼杠杆模型的功能及肌肉力相互关系。利用D-H法建立了人体下肢正逆运动学模型,分析了内收外展运动中下肢的运动轨迹。进而提出了2R3T内收外展刚柔混联机器人机构构型,依此分析了机器人可实现的功能和可控工作空间。考虑到机器人的牵引柔索连接患者,可能造成踝关节的损伤,在此,专门设计了一种捆绑装置,由柔索对其进行牵引。通过对内收外展训练中患者下肢末端与机器人动平台中心点相对应点的运动轨迹分析,完成了机器人动平台和机器人刚性支链的运动规划。在此基础上结合柔索运动的求解法则,得出了机器人的柔索长度、速度以及加速度的变化规律。在考虑下肢与绑缚装置自重的情况下,建立了机器人静力学平衡方程,对各柔索的受力情况进行了分析。利用LIFEMOD软件对患有运动性功能障碍的患者建立了肌肉骨骼模型。在此基础上,通过比较多点驱动与单点驱动的利弊,确定了机器人的驱动方案;根据患者在康复训练中的不同需求,分析了内收外展训练与屈伸训练各自的优势。通过分析正常人与患者完成主动康复训练时下肢的运动轨迹,采用了一种以PID控制为核心的主被动训练模式,用以改善被动训练过程中患者肌力提高不明显以及主动训练中下肢运动轨迹失真的现象。