我国人口老龄化加快、护理人员短缺,给老人赡养、病人护理等工作带来了严峻的考验,护理机器人的应用,可有效提高护理服务质量、减轻护理人员负担、降低护理过程中二次伤害发生的概率。本文以实现护理作业过程中的托抱移位任务为目标,提出了一种新型托抱护理机器人机构方案,对其本体机构开展了运动学、仿真分析和样机的研制,并对托抱过程中的人机交互舒适性进行了研究,主要研究内容如下:首先,从实际护理作业任务出发,分析托抱护理机器人护理作业的任务需求,要求机器人具备高舒适性、大承载能力、大作业空间、机体自平衡的特点。立足护理机器人设计要求,设计一种新型四臂协作托抱护理机器人机构,包括四臂托抱连杆机构和自平衡式大作业空间俯仰连杆机构,对各连杆机构进行静力学、运动学、仿真分析及情景模拟,验证机器人原理和机构运动的可行性。其次,对人体姿态与人体局部接触压力映射关系进行研究,建立四臂托抱状态下的人体力学模型和定姿态力学方程,进而得到四臂载荷分配情况与不同姿态和不同托抱位置之间的关系。基于人体力学模型,通过对双臂和四臂托抱状态下的人体压迫和关节力矩情况进行对比分析,从而验证四臂托抱高舒适性的特点。除此之外,基于拉格朗日法,对机器人抱起人体过程进行动力学建模。再次,对多臂协作托抱护理机器人进行工程转化和原理样机研制,对原理样机进行托抱模拟实验,验证机构的可行性,并对机器人外观进行设计。除此之外,还对机器人实验样机进行设计和研制,为后续开展托抱实验搭建平台。在此基础上,考虑主客观因素,对四臂托抱舒适性进行实验设计,确定实验目的和实验方法,通过搭建肌电测量系统、姿态识别系统与体压测量系统对实验客观和主观数据进行采集与处理,进行了25组实验,得到每组实验下3块肌肉的激活程度和4个接触臂的局部压迫程度,以及每组实验下人体5个相关部位的主观评价分值,并设计GUI交互界面对肌电数据进行汇总。最后,利用层次分析法和主成分分析法,建立舒适性评价模型,通过对主客观评价函数综合分析得到四臂托抱状态下的人体各关节舒适范围和不舒适范围,确定最舒适托抱姿态。结果表明在托抱姿态下髋关节角度在90°～135°内较为舒适,髋关节角度大于135°时会产生不适感,姿态角在0°～25°内较为舒适,姿态角大于25°时会产生不适感,当髋关节为125°、姿态角为25°时的舒适性最高。文中所做工作为设计开发新一代多臂协作托抱护理机器人提供了参考。