当前社会中,人类因衰老或事故等原因,下肢运动障碍患者日益增多,针对该类患者的下肢外骨骼康复机器人已成为机器人领域的研究热点。针对下肢外骨骼康复机器人的机械结构设计、外骨骼动力学模型、人体-外骨骼动力学模型、人体运动意图解码和控制系统等方面展开研究,研究内容如下:在深入研究人体下肢生理学结构基础上,针对主动运动的关节,选用直流无刷电机搭配谐波减速器的驱动方案,开发了一种结构紧凑、维修和更换方便的模块化关节,确定了外骨骼机器人的整体结构,并在Creo中建立了虚拟样机。利用Denavit-Hartenberg参数法构了建外骨骼机器人矢状面的运动学模型。利用Lagrange法建立外骨骼机器人本体的动力学模型,结合Matlab/Simulink软件完成仿真,探究了外骨骼机器人在一个步态周期内,完成期望轨迹髋和膝两个关节的力矩变化规律。建立了人体-外骨骼系统的整体动力学模型,提出了一种可以快速获取人体关节肌肉力矩的方法。基于表面肌电信号的产生原理和特点,在Matlab/Simulink中构建表面肌电信号的信号处理系统,通过对基于信号特征值和肌肉激活度的运动意图解码进行研究,发现积分肌电值和均方根值能反映运动速度变化,肌肉激活度可求解关节力矩。根据患者的恢复程度,设计三种康复模式的控制策略,包含被动康复、主动康复和阻抗康复;搭建基于单片机为核心硬件的外骨骼机器人控制系统。提出了模糊PID核心控制算法,并与经典PID进行比较,确定其可稳定地控制机器人按预期轨迹运动。图65幅;表13个;参51篇。