目前现有的重力补偿技术要么难以用于具有三维空间运动的地面微重力实验(如气浮式、吊丝配重等),要么无法工作在普通的室内实验室环境中(如抛物线飞行、水浮式等),并且系统往往复杂或者使用成本高。基于上述现状,研究一种低成本、易于维护、操作简单的新型重力补偿技术,用于航天员在普通的实验室环境中进行太空行走、出舱活动等失重训练,可以满足未来我国越来越多的航天员失重训练的需求。同时,该重力补偿技术还可应用于空间机械臂地面微重力实验、人体关节运动康复训练以及科普教育等。因此,具有重要的理论研究价值和广阔的实际应用前景。本文研究分析了一种基于外骨骼机构和静平衡原理的重力补偿方法,并对该方法进行仿真分析和实验验证。本文的主要研究内容如下：(1)基于外骨骼机构和静平衡原理,研究了一种可用于航天员人体失重训练的重力补偿系统设计方案,同时对系统的静平衡条件进行理论推导。(2)基于人体运动捕捉系统的惯性参数识别方法研究。依据动量定理和动量矩定理建立多刚体系统的动力学方程,运用递归最小二乘法对多刚体系统的惯性参数进行辨识。(3)依据所研究设计的重力补偿方案,对重力补偿机构进行结构设计,尤其是弹簧的设计与校核；然后,对系统中受力零部件较大的结构进行强度分析与优化设计,以达到所需的受力和刚度要求。(4)基于ADAMS和LifeMOD软件建立重力补偿系统和航天员人体的动力学仿真模型,并对航天员的行走和跳跃等训练项目进行仿真研究,以评估重力补偿系统的性能。最后,研制缩比尺寸的样机系统,并进行实验研究。