可穿戴外肢体机器人通过给人体安装额外独立的机械肢体,为穿戴者提供支撑负载等辅助功能,提高单人作业能力及作业范围。具有四个外肢体的多肢体机器人比单肢体和双肢体机器人的稳定性更好,可实现的任务模式更多,作业能力和作业效率也会有极大的提高,可广泛应用于工业、建筑、医疗、军事、航天等领域,具有极其广阔的发展前景。对多肢体机器人肢体和背板的建模及运动控制方法等方面进行研究分析可以促进多肢体机器人的实用化,具有重要的理论价值和现实意义。本文将从以下几个方面对多肢体机器人展开研究:根据多肢体机器人的机械结构,建立肢体的正、逆运动学模型,实现多肢体机器人关节坐标系与笛卡尔坐标系之间的转换,并基于运动学方程对其工作空间进行求解分析。根据拉格朗日力学法则推导出肢体动力学方程,通过Recurdyn软件搭建的多肢体机器人三维仿真平台,对肢体动力学模型进行验证分析。根据多肢体机器人支撑相末端在世界坐标系中的位置及背板到肢体末端的齐次变换矩阵,递归推导出背板的正、逆运动学模型。基于运动学模型对处于悬挂支撑姿态的多肢体机器人进行位置控制,实现机器人支撑人体的同时进行平稳移动,并调整机器人姿态以适应不平整的支撑面。采用模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）的方法,对非线性、强耦合、多输入多输出的肢体模型进行轨迹跟踪控制。建立多肢体机器人的预测模型,给出优化策略的数学描述和求解步骤,通过优化校正肢体末端位置与期望位置的偏差实现肢体的关节力矩控制,最终实现末端轨迹跟踪控制。考虑到刚性多肢体机器人与环境交互时产生的接触力过大的问题,分别针对摆动相的肢体和支撑相的背板设计了柔顺控制策略。通过对机械臂阻抗控制方法的原理及特性进行分析,基于肢体动力学模型设计肢体柔顺控制方法。建立作用在背板质心上的虚拟力模型,推导悬挂状态下作用在背板虚拟力和支撑肢末端受力间的关系,通过控制各支撑肢的关节力矩来调整背板质心虚拟力大小。调整背板虚拟力的大小控制背板的位置和姿态以及移动速度和转角速度,实现对背板运动的柔顺控制。