关节康复装置是将机器人技术、自动化技术和临床康复医学技术相结合而产生的一种辅助或替代康复理疗师完成关节康复训练的机器人自动化装置。它利用机器人速度调节灵活、运动精度高、可替代人长时间重复工作等特点,不仅可以帮助患者进行准确、持续、有效的关节康复训练,而且可以缓解理疗师资源紧张和解决人工训练中存在的各种问题。本课题的目标是开发一款两自由度穿戴式踝关节康复装置,实现辅助或替代理疗师对踝关节有病患的患者进行康复训练的目的,既要满足患者穿戴快捷、携带方便、关节柔顺舒适的要求,又要满足操作简单、安全可靠的功能要求。首先,本课题深入研究了国内外研究机构所设计的踝关节康复系统,了解其原理,剖析其优缺点。通过研究人体踝关节的生理结构、踝关节内外侧韧带损伤机理及其康复训练方法,利用双套索传动系统设计了一款适用于踝关节内外侧韧带损的、可穿戴行走的两自由度穿戴式踝关节康复装置。其次,优化设计了扭转弹簧用于增加本康复装置的关节柔顺性和抗干扰性,详细介绍了扭转弹簧的优化设计方法、材料选择和ANSYS软件仿真,并在所设计的实验平台上对其进行线性标定实验,验证其作为扭矩传感器的可行性。另外,在双套索传动系统的建模分析基础之上,通过建立D-H坐标系,利用拉格朗日法对整个穿戴式踝关节康复装置进行了整体建模分析,探讨了本康复装置的动力学特性。最后,搭建了本康复装置的实验平台,基于踝关节康复装置样机、控制系统硬件系统和软件系统对康复装置样机进行了实验研究,分别进行了轨迹跟踪实验、力矩阶跃响应实验、位置频率响应实验和等速肌力实验。