下肢外骨骼机器人在增强人体机能、康复训练、助老助残等方面具有广阔的应用前景,成为世界各国研究的热点。我国各研究机构虽然已经研制出了多款下肢外骨骼机器人,但是具有柔性关节的下肢外骨骼机器人的研究成果相对较少。串联弹性驱动器具有被动柔性、低阻抗、可力控等优点,已经广泛应用于机器人关节设计。本文设计了一款装备有串联弹性驱动器的下肢助力外骨骼机器人,完成了样机研制和测试。为了实现外骨骼机器人适应人体结构和运动特点,分析了人体下肢自由度及其运动范围,人体下肢各部分的尺寸所占身高的比例。对外骨骼机器人进行了动力学分析以确定机器人关节的速度和力矩,为机器人零部件选型提供理论依据。作为可穿戴设备,紧凑扁平的机器人关节与人体更协调。设计的分体式串联弹性驱动器分为电机模块和减速器模块两部分,两模块平行布置,通过同步带传动,其扁平的结构使串联弹性驱动器与人体更加协调。弹性元件是串联弹性驱动器的核心部件,为了得到结构紧凑、承载能力高的弹性元件,提出了一种多分支平面涡卷扭簧。该扭簧刚度具有分段非线性特点（具有线性刚度区间和非线性刚度区间）,对扭簧的受力特点、变形特点、刚度曲线、承载能力进行了分析和测试。基于上述串联弹性驱动器研制了一套助力型下肢外骨骼机器人。基于仿生分析对外骨骼机器人主\被动自由度进行配置、设计连杆调节方式及调节范围。介绍了外骨骼机器人关键零部件选型。为了实现轻量化设计,分别从有限元分析和材料减重方面进行了减重设计。经过实验测试,外骨骼具备负重30kg,步行速度4.5km/h的性能,整机重量25kg。