老年人的身体机能随着年龄的增长逐渐衰退,运动功能降低导致了其日常活动和生活质量下降。外骨骼机器人是保障老人行走安全和效率以提高其独立生活能力的主要措施之一。然而当前已有老人辅助行走外骨骼多聚焦于减少用户代谢,并没有考虑用户保持其残存运动能力主动参与运动。因此,本文提出一种提高老人穿戴者参与度的下肢外骨骼按需辅助控制策略,其通过解决当前外骨骼按需辅助控制策略中的两大问题,从而实现基于穿戴者运动能力的辅助行走外骨骼系统:1)如何实现简单可行的老人行走中的运动能力评估;2)如何避免外骨骼控制过于注重减少轨迹跟踪误差而忽视用户之间固有的步态轨迹差异。本文的主要工作包括:1.针对当前已有外骨骼系统中人体关节力矩估计实用性与通用性低的问题,提出基于人体质心的老人膝关节力矩模型。借助惯性测量单元获取人体质心运动信息,采用BP神经网络训练得到质心运动信息与膝关节力矩之间的模型,将模型估计力矩与金标准计算结果对比发现平均根均方误差为0.13 Nm/kg。2.针对当前外骨骼控制过于注重减少轨迹跟踪误差而忽视用户之间步态轨迹的存在固有差异问题,提出基于轨迹跟踪误差虚拟隧道的按需辅助策略。采用统计学方法选择参考轨迹与参考力矩,取参考步速下健康人在步态周期内的关节角度标准差均值作为虚拟隧道边界,综合参考力矩、估计力矩、跟踪误差与虚拟隧道边界规划出合理的辅助力矩;通过步态相位识别与自适应力矩控制器,获得人机系统运动状态及驱动器的力矩命令值,保证辅助力准确准时的施加。3.搭建一套膝关节外骨骼系统对上述模型及控制策略进行实验测试。搭建的外骨骼电气控制系统主要包括进行运动感知的传感系统、进行输出助力的电机驱动系统、进行力矩规划与控制的控制系统。通过实验测试,结果表明外骨骼传感系统用于力矩估计与步态相位识别是可行的,该控制策略实现了按需辅助特性。本文提出面向老年人群的下肢外骨骼按需辅助策略在实际平台上的有效验证,为老年人的生活辅助奠定了技术基础。