截瘫助行外骨骼机器人的系统控制研究目前主要针对平地、斜坡、楼梯等特定的康复训练场景。在此情景下,截瘫助行外骨骼的步态规划方法研究也主要面向已知地形参数的场景环境,针对此类场景的步态规划方法研究也已经较为成熟。但对于变参数地形场景与复杂混合地形场景中截瘫助行外骨骼的步态规划问题,目前尚未有较好的解决方法。本文旨在提出一种适用于多地形环境的截瘫助行外骨骼步态规划方法,赋予截瘫助行外骨骼人机-环境适应能力,实现助行外骨骼走出实验室、康复医院,走向现实生活场景。本学位论文的主要工作及成果归纳如下:1.为解决复杂地形中截瘫助行外骨骼机器人的地形参数自适应问题,针对基于动态运动基元模型的步态轨迹规划过度依赖单一示教、缺乏过程点约束、难以建立统一步态规划框架的问题,提出了基于改进核化运动基元（Kernelized Movement Primitive,KMP）的步态末端轨迹规划模型。通过建立高维步态末端轨迹示教曲线的先验概率分布参考,针对楼梯、斜坡等典型结构化地形环境,给出了适用于多地形条件的任务约束点自适应生成方法,以解决多地形环境自适应的摆动相步态末端轨迹规划问题。同时结合线性倒立摆模型,通过对外骨骼重心位置轨迹的时序估计,参考建立的下肢外骨骼逆运动学模型,反解出关节空间步态轨迹,实现了截瘫助行外骨骼机器人在单一复杂场景中对可变地形参数的步态规划自适应步态规划。2.针对截瘫助行外骨骼机器人依赖子状态机任务模式而缺少地形场景间的过渡步态规划的问题,在改进核化运动基元的位置空间步态轨迹规划模型基础上,提出了过渡地形场景任务中的步态规划方法。通过对过渡地形任务的参数化建模表述,给出了过渡地形场景中的规划阶段划分,讨论了转换阶段与过渡阶段中的步态末端轨迹规划问题以及阶段临界点的自适应估计问题。针对平地-上楼梯与障碍物两种典型的过渡地形场景示例分析,实现了过渡地形场景任务中的下肢外骨骼步态规划。3.基于所依托的截瘫助行外骨骼系统平台,在系统原型机的基础上,加入用以获取地形参数信息的深度视觉模块,介绍了系统软硬件框架。搭建了包括平地变步长场景、平地-楼梯、平地-斜坡过渡地形的实验验证场景,通过与动作捕捉系统采集的健康成年人自然状态下的步态真值以及基于动态运动基元模型规划方法的实验结果对照,验证了本文所提出的多地形自适应步态规划方法的有效性。