本体感受是人感知运动状态和控制自主运动的一种重要感觉反馈手段,深入探究其工作原理及功能对于理解大脑如何对肢体进行控制和交互具有的重要意义。目前国内外针对这方面开展了广泛的研究,以往研究所采用的模型主要是针对其目标运动所建立的方程或者构建一个传递函数进行参数优化,较少从真实人体生理结构上对运动控制回路进行分析。因此,本研究拟结合真实生理结构的本体感受器模型与人体下肢骨肌动力学模型,构建具备本体感受控制回路的神经-肌肉运动模拟框架,并将其用于如外骨骼等康复医疗器械的性能评估之中。首先,本文在以往研究的数学模型基础上构建和验证了用于当前骨肌动力学模型的肌梭、高尔基腱神经放电模型。模拟结果和原始实验数据相对比,曲线客观相似度评分比较高,具有很好的一致性。之后,耦合当前所构建的本体感受器模型与人体下肢骨肌动力学模型,建立了本体感受控制回路驱动的神经-肌肉运动模拟框架,并开展人体运动实验研究进行了验证。将本体感受反馈控制回路所产生的肌肉激活和EMG信号对比,股四头肌肌电信号和模拟激活的相似度达到了70%以上。同时将模拟所得膝关节转角和实验角度进行对比,相似度达到了80.33%,具有很好的一致性。此外,将该框架应用到步态运动,模拟结果表明该框架对于步态运动中的冲击具有很好的抵抗作用,这和人体在运动过程中能够抵抗外界冲击到达目标位置的现象相吻合。最后,本研究将本体感受神经-肌肉运动模拟框架应用于脑卒中康复医疗外骨骼的性能评估分析中。研究开展了志愿者步态实验,耦合本体感受神经-肌肉模型,进行人体全步态的协同仿真分析。采集了三位中风志愿者使用和未使用外骨骼情况下的步态实验数据,结合仿真对该康复外骨骼进行了深入分析。从关节角度,本体感受刺激,肌肉激活,能量消耗等方面对外骨骼的功能和效率进行了研究,得出了外骨骼能够降低志愿者能量消耗,以及踝关节转角的追踪可以进一步加强等结论,为外骨骼的进一步改进提供一定的依据。综上,本研究建立了基于人体真实本体感受控制回路的下肢神经-肌肉动力学模型,并将其成功用于外骨骼性能的评估分析中。该研究所提出的本体感受回路控制模拟框架,可有效模拟人体的基础神经反射。该模型可应用于冲击载荷下的人体损伤分析,以及人机协同的康复医疗器械设计和性能评估。