本文密切结合下肢康复机器人设计需求,在国家自然科学基金的资助下,提出一种利用主要动力肌肉训练替代步态模拟的康复训练方法,并基于生物力学仿真,系统研究了一种足底驱动3自由度下肢康复并联机构的康复轨迹规划、运动学分析、控制及运动仿真分析等内容。论文取得如下成果:(1)基于人体下肢运动生物力学仿真分析和步行主要动力肌肉的基本训练形式及功能研究,确定了步行中的主要动力肌肉,进而提出一种利用主要动力肌肉训练替代步态模拟的康复训练方法,降低了下肢康复机构设计的复杂性,并确定了足底驱动式下肢康复机构动平台的自由度类型、数目及运动范围。(2)基于抛物线型过渡域线性轨迹,分别开展动平台3个自由度的轨迹规划研究,结合人体解剖学和生物力学仿真试验,对不同自由度的运动组合形式进行筛选,确定了替代人体步行轨迹的复合康复轨迹;在此基础上,提出康复训练评价指标,验证了步行主要动力肌肉的肌力和活性满足康复训练强度要求。(3)根据复合康复轨迹和下肢康复机构设计要求,提出了一种冗余柔性驱动两转一平下肢康复并联机构,结合设计的复合康复轨迹,完成了机构逆运动学数值仿真分析,为后续的虚拟样机仿真奠定了基础;在此基础上,提出控制系统仿真模型,并通过仿真分析验证了控制方法的有效性。(4)基于气动肌肉静态特性分析,根据气动肌肉拉力与收缩率实验结果,提出利用非线性弹簧替代气动肌肉的虚拟样机建模方法。仿真结果表明,机构在实现给定的复合康复轨迹过程中运动平稳,验证了并联机构设计方案的合理性;在此基础上,利用所提出的控制系统模型,得到了各气动肌肉的气压变化曲线,验证了气动肌肉选型满足工作压力要求。