助行膝关节康复机器人是下肢外骨骼机器人技术与减重康复训练相结合的产物,利用其反应速度快、动作精度高等特点代替传统康复训练。传统下肢康复机器人集成跑步机等平台,体积较大、结构复杂,适用于大型康复中心,目前膝关节康复机构较少,针对以上不足提出一种便携式膝关节康复机器人以满足膝关节损伤、韧带置换手术患者在家庭、社区环境中进行膝关节康复训练。论文针对膝关节结构与受力情况、膝关节运动形式、典型膝关节疾病及康复方式三个方面对膝关节运动机理展开研究,明确膝关节康复机器人受众,为膝关节康复机器人结构设计提供理论和数据支撑,在此基础上提出一种便携式膝关节康复机器人构型,结合安全性、运动匹配性、舒适性三个康复机器人设计准则介绍其结构组成、工作原理、材料选择。对膝关节康复机器人驱动装置进行创新设计,结合膝关节受力情况对滚珠丝杠、伺服电机相关参数进行计算,建立驱动装置动力学方程,根据驱动系统动力学方程分析滚珠丝杠直径对驱动系统稳定性和运动精度的影响,从而对滚珠丝杠进行最优选型。运用D-H矩阵法建立膝关节康复机器人运动学数学模型,使用MATLAB/Simulink对运动学正、逆解进行研究,采用拉格朗日法建立其动力学方程,并利用ADMAS对动力学进行仿真分析。通过对膝关节康复机器人关键技术的研究,设计出了一种位姿合理、驱动平稳的膝关节康复机器人,并通过计算与仿真验证了机构的合理性与正确性,表明研究可以达到预期效果。为膝关节康复机器人发展提供理论依据与研究经验,随着康复机器人相关技术逐渐成熟,对提高膝关节患者康复效果具有重要的科研价值与应用价值。