近年来,随着医疗康复、仓储物流以及军事应用等领域对于可穿戴辅助设备的需求普遍增加,可穿戴下肢外骨骼机器人获得了社会各界的广泛关注。本研究以帮助穿戴者提升运动能力、降低其下肢肌肉代谢耗能为研究目标开展了下肢外骨骼机器人的结构设计与随动控制方法研究。具体的研究内容如下:首先,充分了解及掌握下肢主要运动关节的生理结构以及步态特征,随后通过调研人体临床医学步态数据库CGA并基于Open Sim的运动步态仿真实验获取了人体下肢的运动参数,对获取的数据进行高阶函数拟合后作为下肢关节的驱动函数。在此基础上,对下肢外骨骼结构进行优化,以提高其安全性能。其次,通过D-H参数法和封闭代数求解法及拉格朗日方程完成下肢外骨骼机器人的运动学和动力学分析。由此可计算出标记点的位置、速度及下肢关节的驱动力矩,为外骨骼机器人的建模与控制提供参考。在ADAMS中建立了人机耦合模型,并通过下肢运动步态仿真验证了运动学及动力学的理论结果。最后,设计了一种变论域模糊自适应控制方法,在联合仿真平台中分别对不同控制方法进行试验。与传统控制方法相比,大幅降低了运动过程中的非线性、不确定性及外部扰动对于随动控制精度的影响。进一步地,通过Opensim对参与人体下肢运动的肌肉能量代谢进行了分析。结果表明,该控制器控制性能满足日常活动的要求,且能为穿戴者在不同的条件下提供必要辅助,达到助力的效果。