因脑卒中等疾病导致的肢体功能障碍的患者,交通事故或外伤导致的残疾人以及下肢功能退化的老年人,需要通过大量高强度、针对性和重复性的康复训练去恢复其部分肢体功能。现代康复医学证明下肢康复训练的有效性,目前采用康复医生的人工康复训练方式存在医师数量不足、康复效果无法保证等问题。基于此,本文设计了一款具有移动功能的多功能下肢康复机器人,帮助不同康复阶段的患者进行全功能的康复训练。本文的主要工作包括以下几点:设计完成多功能下肢康复机器人完整结构三维模型,采用模块化方式设计,将康复机器人分为不同模块进行开发,以便于维护复杂的机器人系统和升级功能。设计康复机器人控制系统方案,将整个机器人系统分为上位机的主控制器和单片机协控制器,底层电机、驱动器、轮毂电机等执行机构以及各类传感器等感知机构。编写了上位机人机交互界面,通过单片机控制电机等程序。分析了人体下肢功能与步态特征,总结常用步态检测方法,在此基础上结合实际设计了多连杆人体步态数据采集系统。搭建软硬件实验平台并进行了人体步态采集实验,对受试者的髋、膝关节实验数据进行不同方式的拟合处理,并基于髋、膝关节转角轨迹函数生成关节电机控制数据,作为机器人控制算法的依据。建立下肢康复机器人运动学和动力学模型,将康复机器人下肢外骨骼简化为三杆模型,通过D-H参数法对该机构进行正、逆运动学分析。将单侧助行腿简化为2杆模型,通过拉格朗日法对其进行动力学分析,并借助MATLAB的Simulink工具对其力矩进行仿真,验证动力学模型正确性。同时采用PD控制器作为控制算法,并对其进行了仿真分析。针对不同康复阶段采用不同的康复训练模式,设计了协调控制算法,患者在进行主被动康复训练时,其步行速度与移动车体的速度相匹配,患者可实地行走且车体同步前进。最后搭建康复机器人样机实验平台,并完成控制实验。实验结果表明,本康复机器人满足人体下肢康复训练的各项需求。在患者主动模式下的协调控制实验下,受试者步行速度和机器人移动车体速度分别为0.825m/s和0.813 m/s,差值较小,机器人各关节及移动车体速度和受试者相应运行速度基本匹配,有效实现协调控制。