近年来,随着康复产业的兴起,康复机器人的理论研究作为未来机器人发展的基础,已经越来越被研究者所重视。本文结合人体工程学开发了一款针对早期脑中风与下肢偏瘫人群摆动相步态训练的下肢康复机器人。以下肢康复机器人的机械系统为研究对象,进行了静力学、运动学和动力学分析,研究内容如下:结合人体下肢肌肉和骨骼的结构特征,从人体解剖学角度阐述了步态发生的原理和步态训练的机制以及评定标准。对下肢康复机器人进行了三维结构分析,包括传动系统设计、关节限位和伸缩机构。以外界激励下下肢康复机器人机械结构的刚度是否满足设计要求为研究目的,在静载荷作用下对下肢康复机器人的结构进行了强度分析。之后采用模态分析法对整机结构的固有频率和振型进行了分析。针对构型耦合问题,提出了基于独立关节运动学理论的几何解耦法,推导了驱动电机与关节的正逆映射方程,结合构型特征进一步推导了关节连杆的逆运动学模型。基于动量守恒定律,采用牛顿欧拉法推导了下肢康复机器人简化关节连杆的动力学方程,之后对该方程的应用局限性进行了分析。建立了下肢康复机器人的运动学虚拟样机模型,并通过与MATLAB数据交换验证了虚拟样机运动学模型和解析模型的关节与电机映射关系。针对简化关节连杆的动力学方程参数的不确定性和模型补偿问题,建立了整机的动力学虚拟样机模型,通过PD控制与PD-RBF神经网络动力学控制的实验对比,求出了模型的补偿扭矩,进一步验证了虚拟样机动力学模型的有效性。相比于传统的运动学和动力学系统建模,本文提出了一种虚拟样机联合仿真建模法,该方法能真实地反映下肢康复机器人机械系统的运动特性,有效降低实验成本。