随着机器人技术不断向康复医疗领域的深入,脚踝康复逐渐从传统的人工康复模式转向为机器人辅助康复模式。因受限于医师数量、时间与医院地点,且伴随着智能机器人在日常生活的应用逐渐广泛,适用于医疗方面的康复机器人成为医生与患者关注的热点问题。因此,脚踝康复机器人的研究已然成为一个国内外机器人的研究热点。其中,踝关节康复机器人需根据踝关节及相关肌肉的生理机能以及运动机制进行结构设计,且根据患者脚踝的康复需求制定适当的康复策略。论文针对康复阶段的需求,进行不同参数的仿真分析,探讨脚踝与康复机器人之间的生物力学响应,从而进行康复策略的制定。论文的开展工作如下:首先,从脚踝的生理结构和运动特性出发,基于脚踝临床康复的需求,提出一款可进行踝关节2自由度复合康复训练的2-SPU脚踝康复机器人。对所设计的康复机器人进行结构分析及其运动学模型的建立,并对其进行自由度和运动学逆解的求解,然后推导了速度雅克比矩阵。在此基础上进行机器人工作空间的计算,通过与临床康复需要对比,验证该机器可满足踝关节跖/背屈和内/外翻复合康复运动要求。其次,通过人体生物力学仿真软件Anybody建立人体与脚踝康复机器人的耦合模型,对耦合模型进行自由度约束与驱动的设置以进行康复仿真。使用肌电仪采集康复运动过程中踝关节相关肌肉的肌电信号,对采集的肌电信号进行MVC归一化处理,与耦合模型中的活动度对比验证,从而验证所建立的人机耦合模型的准确性。最后,对已验证的耦合模型进行参数化研究。利用Anybody中的参数研究机制,进行被动和主动两种运动模式的仿真分析,研究不同复合运动角度和不同康复位置对肌肉力、关节力和肌肉活动度等特性的影响,以此判别康复过程中的安全性与有效性,再根据康复阶段性需求,探讨不同阶段的康复策略,为脚踝康复策略的制定提供理论指导。