下肢助力外骨骼是穿着于人体下肢的一种智能机电（液）一体化设备。该设备可跟随人体下肢动作，一般由电池或内燃机提供动力，主要作用是将人体上附带的重物的重量（负载）经由该机械设备传递至地面，减少重物压在人体上的重量，使穿戴者感到重量变轻，从而降低穿戴者的体能消耗，让人可以运动更长的时间，进一步的，还可以提高行进速度和跳跃高度等。　　外骨骼涉及步态分析、机械仿生、结构优化、能源驱动、电子传感、信号处理、控制算法等多种专业和学科，其理论与技术研究涵盖多个方向。[1]本文主要依据人体下肢髋关节，膝关节，踝关节及大小腿的生理结构特点，如关节的自由度、下肢外形及尺寸等信息，设计一种具有仿形结构的半驱动式下肢助力外骨骼机械设备。然后通过对正常人的平地行走步态的深入分析，设计满足其需求的液压控制系统。通过对外骨骼的仿真和计算，求解了液压系统的主要功能参数。具体研究内容如下:　　第1章，绪论。介绍外骨骼的分类及各自应用范围，在简述不同的下肢外骨骼的区别之后，着重介绍了与本文相关的助力外骨骼在国内外的研究现状。　　第2章，人体下肢生物结构及运动。主要介绍人体步态，步态相位及下肢关节自由度，下肢尺寸，外形等。为助力外骨骼的机械机构设计提供依据。[2]　　第3章，主要讲述外骨骼机器人各个部分实现方法及相关结构设计。对外骨骼的髋关节进行分拆，将外展内收自由度设计在腰背部，并使用一种连杆放大机构实现其大角度范围内的屈曲功能;提出一种站立时具有自保位功能的过伸膝关节结构;设计了一款具有缓冲和预紧功能的多自由度踝关节，以及可以调节长度的大小腿杆件。　　第4章，液压系统设计。为分析液压系统的需求，对平地行走步态进行了深入剖析。介绍了步态及相位的概念，详细分析了平地模式中膝关节和髋关节在各相位的角度变化过程，分析了平地行走时，外骨骼在不同步态相位中髋关节和膝关节的驱动需求，据此完成液压系统原理设计。之后简述在上坡（楼梯）和下坡（楼梯）时髋关节和膝关节的运动特点和液压系统的驱动方式，分析了液压系统对不同环境的适应性及节能措施。另外还分析了在摆动相主动驱动外骨骼，增加助力效果的可行性。　　第5章，仿真计算。利用inventor对外骨骼的机械结构进行运动仿真，并将运动仿真的瞬间动态载荷施加到个别关键零件进行应力分析;对大腿长度调节装置的夹紧机构进行了施加位移等效载荷的应力分析，据此修改机械结构以减少应力集中;对小腿杆件进行了应力分析及形状优化，在保证强度的前提下，实现其轻量化。　　利用amesim仿真平台，建立外骨骼的机械机构模型和液压系统模型，并对其进行了动力学仿真。计算出半驱动式助力外骨骼液压系统的流量和压力，对液压系统的主要元件进行了选型，并完成微型液压系统的集成化设计。　　第6章，结果和展望。分析了本论文的创新点及存在问题，以及对未来的展望。