下肢假肢作为代偿人体行走的产品,其性能优劣直接关系人体的安全和舒适状况。目前,在智能假肢的开发过程中,需要做大量的、重复性好的残疾人行走实验,然而由于残疾人自身物理缺陷,做此类实验非常困难。因此将双腿行走机器人与智能下肢假肢研究结合起来,用其人工腿模拟残疾人正常腿侧,仿生腿模拟穿戴的智能假肢。人工腿主要功用是模拟正常人腿的行走,为智能假肢提供步态跟随目标,其步态拟人化的好坏直接关系着假肢产品的性能。因而,人工腿的研究具有重要意义。为达到较好的步态拟人性,本文对人工腿的整体机构进行设计,主要包括各个关节的机构和驱动方式的设计。针对双腿行走机器人中人工腿行走步态不自然的情况,主要对膝关节的机械结构进行设计。通过对比和分析单轴与四杆机构膝关节的优缺点,采用四杆机构作为膝关节的机械结构,有效地解决了行走步态不自然的问题。此外,为解决传统驱动刚性过大的问题,本文尝试采用柔顺性好的气动人工肌肉作为膝关节的驱动源,在分析其工作原理和对比分析其建模过程的基础上建立其数学模型,并给出用于拟合数学模型的实验测试方案,为气动人工肌肉的实际应用奠定基础。文中对气动人工肌肉驱动的单自由度关节数学模型进行了简单推导,并给出了气动人工肌肉驱动的单自由度关节的结构设计方案。人工腿作为本文的研究对象,在对其整体结构设计完成后,采用虚拟样机技术搭建基于多种软件的联合仿真平台,基于PID控制算法进行控制仿真,根据仿真结果分析误差原因,并改进控制算法,采用模糊PID控制算法进行仿真,减小其误差。