多年来,医疗技术的飞速发展,使众多患者在脑卒中后得以保全生命,但脑卒中后的后遗症如偏瘫、运动功能障碍等给患者家庭及全社会造成了巨大的负担。临床研究表明:对脑卒中等导致的运动功能障碍患者,在病发后的三个月是进行康复治疗、康复训练效果最佳,治疗总有效率达92.4%,因此早期的康复训练尤为重要,大力研发具有高效康复训练功能的医疗器具成为解决我国运动功能障碍患者康复训练的重要途径。本文设计了一款上肢康复外骨骼机器人,主要对上肢康复外骨骼机器人进行结构设计与仿真分析,主要完成了下列工作:根据人体上肢的生理结构,分析了人体上肢的关节运动情况,确定了机器人设计要求,完成了机器人自由度选定、驱动方式的选择、机器人结构设计等,利用SolidWorks软件建立了上肢康复外骨骼机器人虚拟样机。采用D-H参数法和旋量指数积法分析了机器人正运动学,并通过MATLAB软件验证了正解的正确性;通过引入自运动和臂形角等概念,对机器人逆运动学做了分析,利用蒙特卡洛法对机器人进行了工作空间分析。提出了结合旋量理论与凯恩方程的动力学建模方法,并利用其完成了上肢康复外骨骼机器人动力学模型的建立,得到了关节力矩与速度及加速度之间的关系。运用ADAMS软件对上肢康复外骨骼机器人进行了运动学及动力学仿真,通过运动学仿真获得了康复机器人末端运动轨迹和在任意时刻的位移和速度的仿真曲线,验证了康复机器人结构设计的合理性和运动分析的正确性;通过动力学仿真分析各关节驱动力矩曲线,验证了电机选型的合理性。以机器人初始垂直状态下肘关节屈曲/伸展运动为例,进行了 Simulink系统控制仿真,建立了直流电机仿真模型、动力学仿真模型,控制系统仿真模型。利用PID控制原理,通过关节角度实际值与理论值偏差,来控制直流电机电压变化,进一步控制关节,使关节角度理论值与实际值基本一致,仿真结果验证了仿真模型具有良好的控制性能。