随着社会进步和科技发展,康复训练机器人作为新兴特种机器人得到了社会迫切需求和快速发展,其能够帮助具有运动功能障碍的患者、老年人和运动员进行康复训练,使关节和肌肉功能得到更为有效地恢复和锻炼,从而进一步提高他们的生活质量和运动能力。下肢康复训练机器人是康复机器人的主要分支,研究其关键技术具有重要的现实意义。本课题是在国家自然科学基金项目:刚柔混联机器人构型及其训练模式(51405095);哈尔滨市科技创新人才专项资金:刚柔混联下肢康复机器人构型研究(2014RFQXJ037)资助下进行的。其理论分析和实验研究主要内容如下:首先,根据康复训练需要,确定了轨迹矫正、肌力训练模式;通过分析这两种训练的机理,设计了能够实现包括轨迹矫正、肌力训练等在内的多种训练模式的机器人构型;并根据功能需求,制定了实现各种训练模式的控制策略。其次,根据控制策略,分别建立了步态矫正训练模式和肌力训练模式的数学模型;对人体步态轨迹进行研究分析,确定机器人输入。在进行动力学建模时,针对柔索驱动单元驱动力震荡不稳定的问题,制定了包括刚性支链运动规划在内的多种柔索驱动力配置方案;借助MATLAB,解算出满足各种训练模式的柔索驱动力最小值,并验证了所得结论的正确性。再者,针对不同的训练模式,制定了相对应的控制方案。在运动学模型、动力学模型的基础上,建立起了不同运动模式下柔索驱动单元控制系统模型;通过MATLAB/Simulink工具箱进行仿真分析,仿真结果表明:柔索驱动单元对位置控制和输出力控制是有效的。最后,通过PCI1040运动控制卡和PCI8620数据采集卡所组建的监控系统进行了CAN通信测试实验、单柔索驱动单元输出力性能测试、二柔索驱动单元输出力性能测试、三轴联动性能测试等实验。通过这些实验初步证明了,所搭建的控制系统是可以满足康复机器人对轨迹矫正和肌力训练模式训练的需求。