随着军事技术的不断进步,为单兵配备的武器装备显著增加,新增的装备在增强士兵作战能力的同时,也增加了士兵的负荷,为减轻士兵的负重,急需研制一种能够适应野外等复杂地形环境,并能辅助士兵承载的动力装置。另据权威调查数据显示,我国具有运动功能障碍的残疾人已达2472万人,而其中仅有36.7万人接受了康复训练,大力研发具有高效康复训练功能的医疗器具成为解决当前我国康复医疗困境的重要途径。研发具备辅助承载或康复训练功能的外骨骼机器人是解决上述两大问题的有力手段。本文以具有辅助用户承载功能的下肢助力外骨骼为研究对象,旨在提高下肢助力外骨骼的轻量化水平和寻找新的助力性能量化指标。基于拟人化原则,设计了下肢助力外骨骼数字样机,利用虚拟样机软件ADAMS建立了人体简化仿真模型和人机穿戴仿真模型,仿真模拟了用户在穿戴上下肢助力外骨骼后,在奔跑、蹲起和上楼梯等高负荷步态时的运动。以下肢助力外骨骼大腿为例,阐述了获取下肢助力外骨骼各零部件在上述三种步态下的受力情况的具体方法,并从中提取出了若干可能引起下肢助力外骨骼强度失效的危险载荷组合。以下肢助力外骨骼大腿为例,基于结构优化软件Optistruct和上述危险载荷组合,建立了下肢助力外骨骼大腿的优化模型,并对其进行了迭代求解,对比分析了各组载荷组合的优化结果,得到了大腿最优的材料分布。提出了两个新的助力性能量化指标矩差和△T和矩差功率比μ,给出了获取两个量化指标的技术路线,并对下肢助力外骨骼,在平地行走、上楼梯和下楼梯这三种常见步态下的助力性能进行了评价。