近年来，社会老龄化问题、医疗康复和对生活质量的追求促使服务类机器人越来越受到重视。下肢助力外骨骼作为一种新型的助力机器人，旨在帮助人体负重行走或协助残疾人士恢复行走能力。它具有广泛的应用前景，可用于军事、交通、医疗、娱乐等诸多领域，而本课题是针对提高地震救援人员的负重能力而设计的下肢助力外骨骼。本课题的研究目的包括：1）设计一种拟人化的下肢助力外骨骼的整体构型；2）把外骨骼模型与人体模型相结合，进行生物-机械系统仿真分析；3）针对助力外骨骼连续工作时间短的问题，探索节能的方案，并与驱动器和关节的结构设计相结合，设计出一种高效的关节驱动单元；4）对外骨骼位置跟随的控制策略进行初步研究。为了给外骨骼的结构设计提供依据，首先对人体模型和行走步态进行深入全面的分析。具体的手段有：1）根据人机工程学和临床医学研究人体下肢的自由度；2）对人体进行建模，在仿真环境下进行人体行走的运动学和动力学分析。根据对人体行走规律的分析结果，进行外骨骼的整体结构设计。设计的目标是尽可能使外骨骼的每个自由度的转轴都穿过人体关节，以此达到高度拟人化的效果。针对节能的研究目的，基于被动双足行走原理，从循环利用自身系统重力势能的角度出发，探索被动储能的方法。为了外骨骼结构的紧凑，结合驱动元件、传动机构、储能机构及关节结构等，设计一种主、被动相结合的储能驱动单元，设计过程需要综合考虑各元件的布置和储能机构的形式。另外，针对位置跟随控制，设计位置传感方式和相应的控制算法。最后，设计功率对比实验来验证节能效果；设计转动跟随实验对控制策略进行验证。