本文在传统外骨骼研究的基础上,结合气动人工肌肉和柔性穿戴结构,设计了一种可穿戴下肢柔性外骨骼助力装置,并提供了完整的控制系统方案。研究内容主要围绕人体下肢运动学与动力学、气动人工肌肉的结构与特性、下肢柔性外骨骼的结构与分析、控制系统的设计与实验等方面,实现了较为理想的轨迹跟踪与力矩控制效果。该外骨骼的主要特点在于重量轻、功率-质量比大、柔性好,而且穿戴方便,不会产生传统刚性外骨骼给身体造成的不适和负重感,因此特别适用于辅助半残疾人的行走、下肢受伤患者的运动康复等医疗领域;另外,在助老扶残、家用护理等生活服务方面也具有一定的应用价值。本文基于运动测量系统和拉格朗日方程法,获得了有效的关节驱动力矩计算方法。根据McKibben原理改进设计了新型的气动人工肌肉,并介绍其结构原理、制作方法、使用问题,建立其静力学模型以及实验测试其静态性能和动态特性。设计了使用气动人工肌肉驱动的可穿戴下肢柔性外骨骼助力装置,对其进行受力分析、运动建模、参数计算等一系列研究,获得了有效的关节助力力矩计算方法。同时,提供了该外骨骼控制系统的完整解决方案,硬件平台主要包括由气源、电磁阀和气动人工肌肉组成的气压回路,以及由中心控制器和通信传感元件组成的控制电路;软件方面主要包括数据通信、数据采集、PWM(脉宽调制)信号产生和FSPID(模糊自整定PID)控制等下位机程序,以及具有串口数据采集、数据显示保存和高级控制等功能的上位机程序。另外,本文还通过实验研究了可穿戴下肢柔性外骨骼基于位姿数据的轨迹跟踪性能和基于气压数据的力矩控制性能,并通过肌电信号测试其对下肢的助力效果。本论文为实现下肢柔性外骨骼助力系统提供了基础性的解决方案,为进一步的深入研究奠定了理论和实验基础。