随着社会老龄化以及各种安全事故,日常行动不便的老年人和下肢运动障碍的患者越来越多。医学理论和临床经验证明,这部分人需要进行肢体康复运动训练来防止肌肉萎缩和促进肌肉性能恢复。由于运动功能障碍,患者需要护士或其他人员的帮助下完成肢体康复训练,浪费人力和资源。另外士兵、灾难救援人员和消防人员等,需要在危险环境下完成难度很大的体力工作。为了缓解这些问题,近年来研制出了康复训练和增力机器人,辅助完成残障人士的康复训练以及特殊行业的各种高难度、高危险任务。外骨骼助力机器人不仅可以帮助病人或老年人完成各种科学的康复训练,还可以帮助体力工作人员把重物携带到目的地,减轻重物对人体施加的压力、节省体能和时间,避免受伤。虽然目前已有的外骨骼机器人性能可以满足要求,但是在整体设计思路、成本、加工和研发周期便携性等方面仍存在诸多的不足,严重制约了外骨骼机器人的应用。因此本文结合现有的外骨骼技术,从其存在的问题出发,设计了新型人体下肢外骨骼机器人,以其获得更广泛应用。本文首先设计了下肢外骨骼机械机构。分析了国内外已有的外骨骼机器人,在此基础上,根据人运动时的步态信息和步态特性,设计了符合人体机构的下肢外骨骼机械机构。结合下肢外骨骼机器人运动特性设计了合适的控制方案。其次,设计并实现了下肢外骨骼机器人的控制系统硬件部分。选择了合适检测人运动步态信息的传感器,包括采集足底压力和接触力传感器、各关节角度的角位移传感器、运动机械臂末端速度的加速度计及姿态传感器等,设计了信号的采集和处理系统;选取运动关节的驱动元件及驱动器。结合外骨骼的控制特性,选择和设计了完整的控制方法。第三,为了使下肢外骨骼机器人技术的应用领用更广泛,本文设计的下肢外骨骼系统融合了康复和增力两种工作模式。同时设计了上位机软件,用于工作模式的切换、采集信息及显示行走时传感器数据变化情况,以便观察整个系统的工作状态,保存变化时的数据,进行具体的分析和处理。此外,对步态预测方法和控制方法进行研究并实现。通过信息融合技术对下肢外骨骼机器人多传感器信息进行融合处理,预测步态状态。同时通过模糊自适应PID来提高系统控制的智能程度,更柔顺地完成基本的功能。最后,对整个人体下肢外骨骼机器人系统进行了实验研究。分别测试硬件系统和软件,再对整体系统进行步态信息检测,验证系统设计的合理性。进行参数整定和角随动实验,实验结果证明该系统可以完成康复、行走、蹲起等动作。