当今,随着心脑血管发病率的增高,尤其是由于由脑动脉梗塞与破裂出血而造成数百万残疾后遗症病丧失肢体运动肌功能。如何为这一巨大的肢体功能障碍群体提供合适的行之有效康复治疗手段,是广大科技工作者和医护工作者所面临的急待解决的重要挑战。虚拟现实技术构建出来的人性化虚拟场景可以给使用者提供真实世界里无法实现的特殊效果,能极大提高康复疗效,能使患者在心理上积极配合治疗,也有效减轻了康复医护人员的工作强度。康复医疗的优越性使其越来越被广泛的接受,但其设计和治疗也存在一定的问题,本课题针对这些情况,结合虚拟现实技术,选定设计上肢外骨骼装置结构用于重建上肢体的灵活性,并提出了实现方案。首先,论文概述了虚拟现实技术和外骨骼机器人的国内外研究和应用现状。结合现阶段康复医疗现状,课题设计了一套上肢外骨骼康复系统,根据人体关节力学模型,确定该外骨骼机器人的五个自由度为肩旋转/屈伸、肘部旋转、腕部旋转和手部屈/伸,并设计了上肢外骨骼康复机器人的整体结构。其次,根据康复机器人的应用要求,通过各种驱动器的比较,选择了重量轻、出力大、柔性好、安全性高的气动肌肉作为康复机器人的驱动器,并对气动肌肉及其驱动关节的模型和特点作了分析。最后,利用机械设计的基本理论和方法,设计了由气动人工肌肉驱动的五自由度上肢外骨骼康复训练机器人,能够实现主动和被动等康复训练活动,也进行了供气回路的设计和控制系统的初步分析。论文针对康复医疗的现状及患者的情况,利用虚拟现实设计理论,将运动治疗和心理治疗结合于一体,所设计的上肢外骨骼康复训练机器人采取便携式机构,具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、安全性好等特点。能够极大地提升患者康复治疗的积极性,更大程度上提高了病人上肢体康复治疗的效果,能够在家庭或医院里对老人和残疾人进行上肢康复训练。