可穿戴康复助力外骨骼装置在目前医疗保健行业的需求量日益增加,但是市场上现存的可穿戴外骨骼的驱动方式大多存在刚性较大,结构笨重,控制不便等缺陷,并且难以适应人的发力方式,容易使穿戴者感觉不适。为了解决上述问题,本课题提出了一种新型的套索人工肌肉驱动方式,将套索传动系统与Hill肌肉模型相结合,既轻便又具有肌肉的柔顺性;从收缩原理和宏观力学特性上模拟生物肌肉的收缩方式进行发力,从而提高穿戴者舒适度。为了实现这个目标,文本进行了如下的探索:对生物肌肉的微观结构进行深入剖析,将其结构简化,选取合适的肌肉模型作为之后套索人工肌肉整体结构的设计依据;探究肌肉收缩的微观原理,从横桥与细肌丝结合并被其拖动的方式得到启发,以可控夹头夹紧绳索来模拟肌肉发力;通过生物力学分析得到肌肉的宏观运动特性曲线,以此作为套索人工肌肉收缩方式的理论参照。根据Hill肌肉模型以及套索传动系统确定单双股套索人工肌肉的整体布局方案,对肌肉中的可控夹头进行了具体的设计与计算,包括自锁夹头、按压组件、以及控制电路的设计,并对套索人工肌肉持续工作时电磁铁的发热进行了校核。基于套索传动的静力学模型推导得到套索人工肌肉的拉力及位移传递模型,通过将套索人工肌肉系统简化成二阶系统得到相应的动力学模型。在动力学模型的基础上分析了串联弹性在套索人工肌肉中吸收冲击载荷的作用,深入研究了串联弹性的刚度对系统闭环控制效果的影响。搭建套索人工肌肉测试平台对可控夹头的性能进行了测试;对套索人工肌肉的几种宏观收缩方式以及满激励度下强直收缩性能进行了模拟及测试。提出双股套索人工肌肉协同运动的控制策略,实现了拮抗肌连贯动作的协调。基于静力学模型进一步推导出了肌肉收缩力与伸长量关系模型,在此基础上提出了一种全新的无拉力传感器的力反馈控制,并通过实验验证了其控制效果比传统的力传感器反馈控制效果更精确。