助力型外骨骼相关技术来源于人类对自然界生物的仿生学研究。近年来,各国政府对助力型外骨骼技术的研究越来越重视,助力型外骨骼相关关键技术得以不断发展完善。目前,助力型外骨骼技术在军事、救灾救援、康复医疗、交通物流、科考等多个领域有着越来越广泛的应用。在助力型外骨骼的使用过程中,行走动作是出现频率最高的动作。本论文对助力型外骨骼负重行走过程的动力学特性进行研究。本论文以西南交通大学研制的第三代外骨骼实验样机为研究对象,对助力型外骨骼负重行走过程进行实验数据采集,基于拉格朗日方程对负重行走过程进行动力学建模并分析,通过虚拟样机对负重行走过程进行动力学仿真分析,运用有限元分析软件对不同步态和工况进行有限元仿真分析。具体研究内容如下:（1）以西南交通大学研制的第三代外骨骼实验样机为研究对象,仅考虑人体及助力型外骨骼在矢状面内的运动,将人机负重行走视为五连杆结构。对人机负重行走过程中下肢各特征角进行建模。运用光学动作捕捉设备,对测试者穿戴助力型外骨骼以步速分别为3km/h、4.8km/h、6km/h和载荷分别为10kg、30kg、50kg工况下测试的负重行走过程进行了运动参数捕捉。将采集到的人机负重行走运动数据进行处理,获得了不同步速、不同负重工况下踝、膝、髋三个特征角角度的变化曲线。根据三个特征角角度的变化趋势,运用Sine Sqr函数对特征角变化曲线进行了拟合,获得不同工况下负重行走过程中各个特征角的运动方程。（2）根据负重行走过程中支撑腿的数量,将助力型外骨骼负重行走过程划分为单腿支撑状态和双腿支撑状态。基于拉格朗日方程分别对单腿支撑状态和双腿支撑状态下的人机负重行走模型进行了动力学建模,得到了不同支撑状态下负重行走过程中踝、膝、髋三个关节的动力学模型。结合拟合得到的不同工况下各特征角的运动方程,运用Matlab软件中的Simulink仿真模块对不同工况下踝、膝、髋三个关节的动力学模型进行了仿真。获得了负重行走过程中三个关节的力矩随时间变化的曲线,对不同工况下三个关节的力矩进行了对比分析。结果表明,单腿支撑状态与双腿支撑状态的最大力矩均出现在步速为6km/h,负重为50kg的工况下。单腿支撑状态下左膝关节力矩最大,其值为405.66N·m。双腿支撑状态下也是膝关节力矩最大,左膝关节力矩为134.63N·m,右膝关节力矩为154.64N·m。（3）运用三维建模软件Solidworks建立了助力型外骨骼三维模型。基于虚拟样机分析软件ADAMS对不同工况下助力型外骨骼负重行走过程进行了动力学仿真分析。将拟合得到的不同工况下各个特征角的运动方程作为激励施加到仿真模型中进行了动力学仿真。得到了不同工况下膝关节的力矩和角度随时间变化的曲线,对不同工况下膝关节的力矩和角度变化进行了对比分析。结果表明,随负重增加、步速加快,膝关节力矩最大值增大。最大力矩出现在步速为6km/h,负重为50kg的工况下,其值为58.62N·m。步速的改变对力矩最大值的影响不显著。（4）运用有限元分析软件ANSYS Workbench对负重50kg工况,分别处于静立状态、单腿支撑状态和双腿支撑状态三种步态下的助力型外骨骼结构进行了静力学分析。将静力学分析得到的结果加载到仿真模型中,进行了模态分析。以助力型外骨骼步速为6km/h,负重分别为10kg、30kg、50kg工况时,运用虚拟样机进行动力学仿真获得的来自地面的冲击载荷作为激励施加到仿真模型中,进行了瞬态动力学分析。结果表明,静力学分析中单腿支撑状态下助力型外骨骼应力最大,其值为262.24MPa。模态分析中,单腿支撑状态下的第四阶模态中,助力型外骨骼发生的形变最大,其值为12.51mm。瞬态动力学分析中,负重50kg工况下,助力型外骨骼应力最大,其值为357.76MPa。