智能下肢假肢是最理想的一种代偿截肢下肢功能的工具。目前,国内外学者研究的智能下肢假肢以被动式/半主动式为主,虽然可以使截肢患者实现日常行走功能,但难以实现负重行走。外骨骼机器人穿戴于人体身上,并且始终辅助或跟随人体完成行走动作,从而具有保护人体和负重行走的功能,在军事和医疗等领域得到了诸多应用,甚至已实现了商品化,但均适用于双腿健全的人群。针对下肢截肢患者实现日常行走与负重行走功能的需求,本文将外骨骼机器人及智能下肢假肢的研究结合起来,提出了一种新型外骨骼机器人。主要内容包括:(1)分析人体下肢行走过程当中的生物学和运动学机理,研究新型外骨骼机器人在结构设计过程中应满足的要求;根据仿生学和人机工程学的思想对新型外骨骼机器人的机械结构进行设计,包括关节结构、驱动方案、自由度的配置和身材兼容性设计等工作,并对膝关节进行了分析。(2)基于新型外骨骼机器人工作机理研究,采用虚拟样机技术对新型外骨骼机器人进行行走仿真,得到了各关节的驱动速率和力矩,为新型外骨骼机器人的驱动系统设计和动力学建模研究打下了基础;基于各关节运动学和动力学信息对各关节驱动系统进行了设计。(3)基于拉格朗日第一类方程及分割建模思想,分别建立了封闭链约束下机械腿的摆动相和支撑相(单腿支撑相和双腿支撑相)的运动学模型、动力学模型;将理论计算结果与行走仿真结果进行了对比,并分析了动力学建模的合理性。(4)针对新型外骨骼机器人控制系统的特点,对新型外骨骼机器人控制方法进行了研究。设计了计算力矩加PD反馈控制器,对动力学模型参数准确和不准确的情况下分别进行了仿真分析,以说明此方法的局限性;然后,在模型参数不确定的情况下,设计了滑模鲁棒控制器,并通过分析及仿真验证了该控制器的可行性。