自二十一世纪以来,发达国家纷纷开展了下肢外骨骼的研究。下肢外骨骼的研究不仅有军事意义,更有重大的社会意义,特别是即将步入老龄化社会的中国。为此,本文以下肢外骨骼系统为研究对象,对相关机理和技术加以研究。本文首先分析了平地行走的关节角度及地面广义反作用力特征,并借助Opensim软件求得下肢表面肌肉的肌肉激活度,然后通过概率神经网络对下肢关节运动趋势进行预测,结果表明预判准确率达到80%以上。接着进行了下肢外骨骼的结构设计,分配了整体结构的自由度,确定了系统的驱动形式,完成了包含传感器的布置、不同人群匹配性的完整的结构设计。随后基于Matlab和Adams的联合仿真并结合人机交互模型,进行了一般下肢外骨骼模型的摆动腿仿真,对力矩放大控制和神经网络灵敏度放大控制的控制策略进行了效果评估和实际情况的考量,得出后者更加实用的结论。最后结合下肢外骨骼穿戴的步态实验,在此基础上提出了人体正常步态时在矢状面的下肢关节角度变化平滑的假设,借鉴表面粗糙度的定义,并且引入高斯滤波,提出了下肢外骨骼人机耦合粗糙度的参数定义及计算方法,并且按照此方法定量计算并评价了三种步态时某下肢外骨骼的人机功效,该评价方法可以作为下肢外骨骼通用的评价指标。国内在下肢外骨骼的研究已跨过初步阶段,所以本文对下肢外骨骼所做的基础性研究可以为后续的结构设计,控制策略和人机功效评价提供基础和参考依据。