随着科学技术的发展,下肢外骨骼机器人作为一种典型的人机一体化的助力装置。在生物医学、军事和民用领域等方面有着广泛的应用前景,有很大的实用和研究价值。它是一种可以让人直接穿戴的机械装置,将人的智能和机器人的“体力”结合到一起。利用下肢外骨骼可以为穿戴者提供保护、行走和负重等功能。它涉及到众多学科,是多种高新科技术的集成。本文在阐述了下肢外骨骼机器人的国内外现状后,将系统分为四个部分分析,论述了控制系统,感知系统、和驱动系统。选择了电机作为髋关节的驱动,MR阻尼器作为膝关节的驱动,把脚底压力信号和关节角度作为感知信息。根据人体行走的规律,设计下肢外骨骼的机械结构,并分析了每个关节的特点,对它的自由度进行配置以及确定驱动的安装位置。下肢外骨骼机器人的机械结构必须能跟踪人体运动,对机械装置的尺寸有较高的要求。以髋关节和膝关节的位置跟踪为目标函数,用Powell算法对机械尺寸优化。对阻尼器建立数学模型,利用最小二乘法对数学模型进行参数识别。在论述了设计的下肢外骨骼机构后,建立了下肢外骨骼的运动学方程,消解了膝关节存在的关节耦合。然后用拉格朗日方法对摆动相和支撑相建立动力学方程。考虑到下肢外骨骼控制的复杂性,本文采用Solidworks和Adams建立了虚拟样机。在Solidworks里建立了下肢外骨骼机器人三维简化模型,将模型导入Adams里形成虚拟样机。在虚拟环境中,对机构进行运动分析,可以验证模型和步态轨迹的合理性。用运动相似性定义可以验证虚拟样机和人体下肢的运动具有一致性。综上所述,本文所设计的下肢外骨骼机器人三维模型为实物样机的生产提供了指导,并且虚拟样机也可以验证规划的步态的合理性。