膝过伸是国内外脑卒中偏瘫患者人群中普遍存在的症状之一,随着患者数量的增加,传统的依靠医护人员和相关专家才能完成的康复手段已越来越无法满足患者的康复需求,而膝过伸康复外骨骼可通过对患者采取预计性和补偿性姿势有效纠正膝过伸步态。现有的针对膝过伸的外骨骼因一般采取被动的机械角度限制或直接锁死的方式防止患者膝关节进入过伸位,而无法使患者实现灵活自主的康复训练。本文基于现有外骨骼的不足,针对膝过伸患者步态特点及发病机制,设计了一款主动式膝过伸康复外骨骼装置,并进行相关仿真与实验研究工作。首先,本文对研究对象进行机理解析的前提下,通过对健康人和膝过伸患者步态的对比分析,讨论了膝过伸患者异常步态的特点,并基于患者异常步态的特点提出膝过伸康复外骨骼整体设计准则。其次,基于设计准则对外骨骼关键模块进行了参数化建模,获得了整机结构关键模块的最优参数,并在此基础上针对膝过伸患者典型的三种康复训练方式分别进行了人机耦合模型运动学及动力学分析,并基于ADAMS仿真平台分别对上述三种耦合模型进行了仿真分析,获得了所需的电机参数。最后,在以上获得的关键模块最优尺寸及电机参数的基础上,对外骨骼进行了整机结构设计及样机实验平台搭建,并分别验证了膝过伸康复外骨骼位置控制及整体助力效果。实验表明,膝过伸康复外骨骼装置能主动控制膝关节运动,防止患者膝关节进入过伸位,并能在运动过程中对患者提供助力。