随着机器人领域的不断扩展，仿生机器人及服务机器人研究的深入，人们对安全性好、重量轻的柔性驱动器的需求在不断增长。气动人工肌肉作为一种新型驱动器，以其出力-重量比高、柔性好以及和生物肌肉特性的接近等一些优点成为具有广阔发展潜力的一种柔性驱动器。它已经在仿人机器人、爬行机器人、助力装置以及康复器械等方面得到应用。但气动肌肉的广泛研究也就是近十几年的事情，从基本理论到实际应用仍然有许多问题有待研究和解决。因此，本研究的主要目的就是通过研究气动肌肉及其驱动关节的特性与控制，为气动肌肉深入广泛的应用打下坚实的基础。 本文首先综述了气动人工肌肉的研究现状，在此基础上提出一种廉价、结构简单、体积小的气动人工肌肉的制作方案。介绍气动人工肌肉的工作原理，并制作了实物模型，建立试验装置并对其性能进行测试。其次，模仿生物关节的工作方式，采用一对对抗性气动肌肉驱动的关节是气动肌肉最普遍的应用方式，因此，本文重点进行了关节的建模研究和特性分析。在建模过程中采用的是简化模型，并通过引入的几个参数，将关节的模型进行简化，得到的关节模型具有一定的实用价值。在此理论基础上设计了一个单关节的闭环控制系统，通过加入常用的工业PID控制算法来实现单关节的位置控制。 最后，在气动肌肉及其驱动关节的研究基础上，本文设计了一个气动肌肉驱动的下肢康复训练装置，主要包括机械结构的设计、硬件电路的设计和控制程序的编制，完成对其性能的检测。该训练装置有两个自由度，可以实现膝关节和踝关节的控制。试验结果表明，该训练装置具有制作简单，运动范围和强度易调整，特别是系统的安全性和柔顺性高等特点，有望在实际中得到应用。