外骨骼是给生物提供保护和支持的坚硬的外部骨骼^[1]。传统人体外骨骼存在机械构重量大、助力效果差和实用性不强等问题。针对这一些问题,本文设计了轻量化的柔性外骨骼,包括:机械结构的设计,以及相应的感知和控制算法,主要的研究内容如下:首先,我们在柔性外骨骼的关节设计中,采用了单关节助力方式,并设计了相应的机械结构方案。同时为达到强度和重量的优化组合的目的,我们用有限元对机械部件关键部位进行强度受力分析。根据柔性外骨骼控制需求,设计了柔性外骨骼的感知系统。感知系统包括:数据获取传感器网络、数据预处理技术（滤波算法、平滑算法等）和步态阶段识别算法。其次,使用上层感知和下层力矩跟踪控制相互结合的方式,对柔性外骨骼控制算法展开研究。其中上层感知策略主要来准确的识别步态周期。在下层力矩跟踪控制策略中,将所测量的人机交互力作为反馈量引入控制回路,设计出基于导纳模型力反馈外环和PID内环相互结合的控制算法。实验测量了柔性外骨骼系统刚度模型、小腿摆动给系统带来的扰动模型,并且将模型加入控制算法回路,解决了柔性外骨骼控制难以建模的问题。与此同时,采用实时测量人体的生理信号,结合贝叶斯优化算法不断地优化助力矩曲线参数。最后,阐述了下肢柔性外骨骼样机实物的实现和控制电路板的调试,对基于导纳模型力反馈外环和PID内环相互结合的控制策略进行了测试,并在该样机实物上进行了助力评估。实验表明柔性外骨骼可减轻人体的能量消耗,增强其运动能力。