随着科学技术的不断发展，外骨骼式机器人作为一种典型人机一体化助力装置，在生物医学和军事领域等得到了越来越多的重视。下肢外骨骼助力机器人根据拟人化思想设计，能够与使用者的下肢有机地结合在一起，模仿正常人体下肢生理结构和运动特点，使二者协调运动，具有一定研究价值和市场前景。对外骨骼式机器人的国内外发展研究现状进行了综述，分析了人体下肢关节运动参数，确定了机器人的总体机构方案，分析了膝关节的瞬心轨迹，确定了控制方案。分析了人体下肢运动机理，采用hill三元素肌肉模型建立了下肢骨骼肌模型，通过SimMechanics进行了人体下肢建模和仿真分析。基于拉格朗日法推导了机器人动力学数学模型，建立了机器人位置控制模型，并且在MATLAB软件中的Simulink和SimMechanics模块下进行了位置控制仿真分析，建立了阻抗控制模型，对机器人进行了控制仿真分析。设计研制了下肢外骨骼助力机器人系统的实验样机，并基于dSPACE半物理仿真实验平台对机器人系统进行了实验研究。主要包括直流电机伺服控制实验、不同周期空载和带负载情况下单腿步态轨迹控制实验、双腿步态轨迹协调控制实验和真人实验。