目前,外骨骼机器人的研究十分热门,因为外骨骼机器人在军用、民用上都有极大的应用前景,但是外骨骼机器人若要作为成熟的产品推向市场,亟需解决的是安全性问题。然而在这方面的研究较少,特别是负重助力型外骨骼机器人,它面向的场景复杂,若在负重的情况下发生跌倒,会对穿戴者造成严重伤害。本文是在科技部重点研发计划智能机器人专项的背景下,研究了课题中的负重型外骨骼机器人的跌倒趋势以及防范保护措施,以减少穿戴者所受到的伤害,提高了外骨骼机器人的安全性。主要工作如下:首先本文对国内外的外骨骼机器人进行研究,并把它们按照功能划分成康复型外骨骼机器人和助力型外骨骼机器人,因为课题主要研究的是负重助力型外骨骼机器人,所以并着重介绍了后者。再分析了外骨骼机器人在防跌倒方面的研究。然后,对人机系统的跌倒行为进行定义、分类及分级。分类按照方向大致分成前向跌倒、侧向跌倒以及后向跌倒,并根据实际应用情况,再划分出绊倒和滑倒等情况。接着创新性地在每一个类别进行分级,分级的依据是能否通过模拟人体应急的碎步平衡能力,通过分级之后,跌倒行为分成了10类。根据负重型外骨骼机器人的应用场景,研究并选取了一组特征值,可以有效地从多种运动意图中,准确地识别出跌倒的类别。接着,为了从课题中的负重型外骨骼机器人采集到特征值数据,制定了人机系统的通讯方案,主要使用RS485总线并采用了Modbus RTU协议,并开发了人机交互的Qt界面程序,可以实时显示数据信息并进行保存。进一步地,为了采集到人机系统跌倒时的数据,设计了安全的跌倒实验流程,采集了各种跌倒情况下所需要的数据并进行了分析。最后,学习了支持向量机和动态时间规整算法,了解到它们的优缺点,再根据数据的特征,在上述两个算法基础上,提出了分阶段的改进算法。改进算法在识别准确率和快速性上面都得到大幅度提高。在识别出跌倒类别之后,研究并设计了对应跌倒的缓冲保护动作,可以减少穿戴者所受到的伤害。