● 摘要
穿戴式下肢外骨骼机器人已经成为当前机器人领域最活跃的研究方向之一，是机器人技术在康复医学领域新的应用。控制系统作为外骨骼机器人信息处理和控制的主体，它的性能决定了穿戴式下肢外骨骼机器人能否实现正确的行为控制和稳定的驱动输出，因此穿戴式下肢外骨骼机器人控制系统研究具有非常重要的实际意义。
穿戴式下肢外骨骼机器人在医学上最大的应用的就是帮助截瘫、骨关节炎等下肢功能障碍的患者进行康复行走训练，针对不同病理患者以及同一个患者不同时期要有不同的康复策略，因此本文穿戴式下肢外骨骼机器人康复策略研究也同样有着非常重要的应用价值。
本论文首先对穿戴式下肢外骨骼机器人驱动和控制系统进行研究，提出了完整的控制系统总体设计方案，阐述了控制系统的工作原理。在硬件电路设计上，本文对控制系统的主控层、通信层、关节控制层和传感层的电路设计与实现进行了深入的研究；在软件算法上，本文分别对关节控制层、主控层的软件框架以及通信层中无线通信部分的软件构架进行了详细的设计，另外还详细研究了电机的闭环控制算法。
其次，深入研究了外骨骼机器人的康复策略，对几种典型患者康复机理和康复方案进行了分析，确定了人机任务分配原则，提出了被动辅助训练、半主动辅助训练和被动辅助训练的三种康复控制策略模型，分别阐述了其工作流程，并分别设计了相应的保护控制策略。
最后对外骨骼机器人的位置跟踪控制、速度跟踪控制以及力矩控制进行了试验，测试了所设计的外骨骼机器人控制系统的指标，并对试验结果进行全面的分析。