下肢助力外骨骼机器人需要穿戴在人身上,实现人机交互,为穿戴者提供助力,辅助穿戴者实现一定的运动。但是,由于穿戴者的运动灵活性和复杂性,自由度多,随机性大,加大了外骨骼机器人本体结构设计和人体运动意图捕捉的难度,造成稳定协同运动效果差。因此,研究下肢助力外骨骼机器人本体结构、步态规划、驱动系统和运动稳定特性具有重要意义。本文提出一种下肢助力外骨骼机器人,采用拟人化设计准则,研究人体下肢结构特点,设计了单侧腿7个自由度的机器人本体结构,更好的满足人体运动需求。同时,腿部设计成可伸缩式,可适用于不同身高的穿戴者。在研究下肢助力外骨骼机器人机械本体的基础上,分析了行走运动周期的步态变化规律,建立了前向和侧向步态运动数学模型,规划了行走过程中前向和侧向的运动步态,得到了各个关节角在前向和侧向运动中的变化规律,通过步态规划,能够更精准的实现人机系统的协同步态驱动控制。本文提出了主、被动驱动相结合的驱动方案,建立了髋关节屈伸运动的主动液压驱动系统和气动平衡杆的被动辅助驱动系统,设计计算了液压缸的缸径和压力等参数,分析和仿真了液压控制系统,得到了液压缸的位移等运动参数变化曲线,结果表明:液压驱动系统能够为穿戴者提供更多的动能,在运动过程中实现速度的平稳过渡,同时能够实现过载保护,为穿戴者提供安全保障;仿真了气动平衡杆的运动过程,以及在不同的负载作用下气动平衡杆的助力性能,结果表明:在一定范围内,随着负载的增加,气动平衡杆的助力效果更加明显。基于零力矩点Zero moment point(ZMP)稳定性判定理论,分析了行走运动周期中的失稳机理,提出了稳定多边形协同控制策略,通过运动过程中稳定多边形形状变化,以及ZMP与稳定多边形形心点的位置关系,得出人机系统的运动稳定特性。分析表明:ZMP在稳定多边形中的投影位置与形心差值的绝对值越小,人机系统越稳定。本文通过搭建下肢助力外骨骼机器人试验平台,获得了行走姿态运动过程中人机系统的ZMP以及稳定多边形的变化规律,为人机系统协同运动的稳定特性提供了试验依据,通过试验与理论分析结果对比,验证了理论分析结果的正确性,为人机系统协同运动控制策略提供了新的思路和方法。试验结论证明了本文提出的下肢助力外骨骼机器人可以进行辅助助力工作,保证了人机协同运动的安全性和稳定性。