截瘫是一种严重的下肢运动系统损伤疾病,严重影响患者生活质量,也给家庭和社会造成沉重的经济负担。我国拥有庞大的截瘫人群,如何使患者离开病床、摆脱轮椅、融入社会是康复工程研究亟需解决的难点问题。近年来,动力下肢外骨骼在医疗领域的应用给截瘫患者的直立助行和康复训练提供了新的选择。然而,当前研究以基于机器人思路设计的关节驱动型外骨骼为主。这种形态的外骨骼在实际应用中出现的一系列问题限制了其在临床上的广泛推广。为此,本研究提出了一种新的轮式驱动外骨骼形态,通过实物样机研发和理论分析探索了这种新式外骨骼在截瘫助行和康复训练方面的可行性,主要开展了以下几个方面的工作:针对现有关节驱动型外骨骼机电系统复杂、临床推广受限的问题,本研究从截瘫患者的根本需求入手,研发了一款低成本、高效能、简单可靠的直立助行外骨骼。该外骨骼采用电机-同步带-轮子结构的轮式驱动模块、蓝牙无线控制、HKAF形态机械结构,并以助行架辅助平衡。完成了健康人和T10患者的穿戴实验,并在运动分析系统中定量评估了关节运动波动和肌肉活动度情况。针对当前患者在康复训练中自主性有限,影响训练参与度的问题,本研究基于患者主导原理,研发了一款可帮助患者实现直立交替行走的康复训练外骨骼。该外骨骼采用患者手指动作与步态参数相对应的控制思路,由定制轮毂电机驱动,并由内嵌无线控制器的肘拐辅助平衡,可允许使用者实时干预行走过程。两名不同体征的健康受试者完成了采用不同步态模式的穿戴验证性实验。通过三维步态分析对穿戴外骨骼和不穿外骨骼两种情况下的时空参数、运动学参数和使用者主要肌肉肌电数据作了定量对比分析。针对现有移动穿戴式外骨骼难以覆盖全SCI人群的问题,本研究提出了轮式驱动自支撑外骨骼形态。采用Maple软件基于欧拉变换和拉格朗日方程计算了外骨骼模型的运动学和动力学方程。基于几何模型分析和力矩平衡原理得出平衡算法。采用Matlab通过三维运动简图验证了计算模型有效性。根据人体运动平衡机理,设计了自支撑外骨骼的仿生学总体控制模型。为降低下肢外骨骼中负重波动对能量的消耗以及改善人机运动关系,本研究完成了采用储能型关节驱动器和体重支撑机构的自支撑外骨骼原理样机总体设计,由步态采集法完成了外骨骼运动数据的步态规划,利用Adams+Simulink联合仿真初步验证了原理样机运动性能。