大众对健康的需求与日倶增,而传统的健身器材功能单一,体积笨重。因此,适用于居家锻炼的轻型健身器材成为新的研究热点。而近些年,由于柔性外骨骼质量轻,灵活性强,人体舒适性高等特点,逐渐受到研究学者的重视。针对上述情况,本文提出一种与弹性带结合的健身柔性外骨骼,相较于简易的弹性带器材,其具有可变刚度,使用便捷等优点。首先,本文以人机工程学理论为基础,进行健身柔性外骨骼的设计,其整体造型设计,结构尺寸等涉及了人体解剖学和人体运动科学等理论。在人机物理交互中,重点研究了绑带的压力舒适性,为绑带的选择提供理论基础,并最终基于理论设计并制作了健身柔性外骨骼样机。其次,为实现健身柔性外骨骼可变刚度的特性,本文设计了一种气动人工肌肉阻力装置,通过控制输入气压的大小,改变其刚度,进而为健身柔性外骨骼提供多种阻力强度。同时也对气动人工肌肉的静态特性进行了实验研究和建模,为控制提供理论基础。之后,在健身柔性外骨骼的人机信息交互的研究中,重点介绍了基于心电信号的人机信息交互装置和人机信息界面的设计及功能实现。通过对训练者心率信号的接收和显示,监测反映其运动强度,保障运动的安全性;用户也可通过对控制界面的操作,实现对健身柔性外骨骼阻力装置的远程控制。最后,对气动人工肌肉变刚度控制系统进行了实验研究,并针对健身柔性外骨骼训练效果的测试搭建了实验平台。变刚度控制系统由电磁阀组、气源等硬件组件和基于PC端的控制界面组成。在实验平台搭建完成后,通过采集被试的肌电信号和呼吸量证明了健身柔性外骨骼训练的有效性。