近年来,我国人口老龄化现象日益严重,脑卒中的发病率也呈现逐年上升的趋势。对于罹患踝关节运动障碍的脑卒中患者而言,其踝关节长期处于足下垂的状态,如果不能及时接受康复治疗,将会产生不可逆的损伤。但是于患者而言,有限的康复医师数量往往导致其错失最佳治疗时机;于康复医师而言,繁重单调的康复任务无疑大大加重其工作负担。随着机器人技术的进步,众多研究者将其与医疗康复技术相结合,促进了医疗康复机器人领域的迅速发展。本课题中以设计的单自由度踝关节康复机器人为平台基础,结合康复医师的建议,针对不同病情的患者、患者在不同康复时期的具体情况,设计并实现系统性的评估与康复功能。由于医学上常用的评估量表完全依赖于康复医师的主观判断,设计了评估功能以对患者踝关节的状况进行量化,从而实时了解其恢复情况。患病初期的患者关节僵硬、抵抗扭矩较大,设计的被动康复功能可以辅助康复医师完成对其踝关节进行牵拉的任务。训练后期的患者,关节活动度明显增加,设计的主动康复疗法可以有效地帮助其进行肌肉力的训练。另外,为了提高患者康复治疗的积极性,设计了游戏康复功能。由于患者无法自主实现对患侧踝关节的控制,为了帮助其建立起患侧踝关节的主观运动意图到关节运动角度之间的正向映射关系,在本课题研究中引入sEMG。针对患者难以保持某一动作、sEMG信号微弱等特点,提出了一种新的关节角度估计方法。该方法充分利用了踝关节运动时胫骨前肌与腓肠肌的拮抗关系,将踝关节的动作类型与单个肌肉群的收缩进行关联,利用归一化的特征值完成运动意图的辨识和运动角度的估计,获得到连续平滑的角度估计曲线,作为参考输入传递给康复机器人,辅助患者踝关节实现相应的运动。踝关节康复机器人作为辅助类机器人,与人体直接接触。当二者之间的交互力矩骤然增大时,为保证安全,机器人应该表现出一定的柔顺性。因此,本课题中对阻抗控制算法进行相关研究,通过设计刚度参数、阻尼参数的自适应控制律,利用交互力矩对机器人末端的运动角度与运动速度实时进行调节,使其对外表现出等效柔性,从而保证人机交互时可以更加友好。