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近年来，随着我国老龄化的加剧、交通事故的增加及各种疾病导致下肢运动功能障碍的人数增加，这为患者家庭及社会造成了巨大的负担。虽然康复医学在这类疾病的治疗中取得了很大的发展，但大多数都是专业的治疗师一对一的指导，不仅效率低而且治疗效果与专业治疗师有很大的关系。康复机器人是近年来出现的新型机器人，康复机器人就是专门为运动功能性障碍的患者设计的，它有效的降低治疗师的工作强度，提高康复训练的效率。因此下肢康复机器人的研究是很有必要的。本文根据康复理论及人体下肢关节运动特性，提出了两类仿生关节式下肢康复机器人的结构模型。本文首先阐述了该课题的研究背景及研究意义，并介绍了下肢康复机器人的研究现状，结合研究现状进行了技术难点的分析。在对人体下肢骨骼模型的了解基础上，结合人体下肢康复理论，确定了仿生关节的总体设计方案，主要包括关节选型及其允许范围、总体自由度分配、确定驱动形式。最后提出了用于仿生关节式康复机器人的5款空间机构。完成5款机构的分析。首先采用修正CGK公式计算了2-PSS/U机构的自由度，并利用螺旋理论验证其正确性；建立了位置正、逆解模型；利用螺旋理论完成了机构的速度分析；对机构工作空间及奇异位形做了简单分析。其次，从机构自由度、位置正反解、速度、工作空间及奇异位形等五个方面对3-RPS及3-UCR机构做了对比分析。最后，完成了2-RPS+PSR与3-RSS/S机构的对比分析。对前文提出的5款机构进行分类，按照分类完成其结构设计，并绘制出三维结构简图；提出了两类仿生关节式下肢康复机器人的结构模型，一类为全下肢仿生关节式康复机器人，另一类是针对某一关节的专用康复机器人；最后以2-PSS/U机构为例，设计了一款模块化仿生关节式下肢康复机器人。