下肢外骨骼通常泛指一种由外骨骼框架构成的可穿戴在人身上的机电系统,作为助力应用,下肢外骨骼可用于增强人体功能,在背负重物行走时可以有效降低人体负荷,缓解人体的劳累感。但大部分下肢外骨骼都只实现了助力行走,行走速度很低。本文在国防科技创新特区项目的支持下,结合轮式机器人和下肢外骨骼的特性提出一种用于士兵助行的轮腿式下肢外骨骼控制系统,并设计了合理的控制算法,可以完成助力行走和轮式快速行进的功能。首先,本文介绍了轮腿式下肢外骨骼整体和轻量化驱动轮轮毂结构,对于行走系统,在人体行走步态分析的基础上结合拉格朗日方程建立了系统行走时的动力学模型和人机耦合动力学模型,并对基于双套索的传动系统及系统关节内部摩擦进行了模型的建立与分析,对轮式系统,建立了斜坡运动及平地运动模型。其次,根据轮腿式下肢外骨骼控制系统要求,设计了合理的控制实验平台,其中包括系统硬件电路设计调试及上位机监测软件的编写,为轮腿式下肢外骨骼控制功能实现提供了载体。然后,针对轮腿式下肢外骨骼轮式模式和行走模式分别设计了相应的控制算法。对轮式模式设计了闭环差速控制算法。对行走模式设计了基于步态的混合控制算法,包含双腿支撑阶段的模糊PD控制算法及单腿支撑阶段的阻抗控制算法,利用Lyapunov函数对这两种算法进行了稳定性分析,证明了两种算法的稳定性。最后,对轮腿式下肢外骨骼两种运动模式进行了实验研究,设计了系统关节内部摩擦参数辨识和基于足底力的步态识别实验。在此基础上对轮腿式下肢外骨骼进行了助力行走及助力效果评价实验,并对实验结果进行了分析,验证了混合控制算法的合理性;对外骨骼轮式模式进行了平地及斜坡运动控制实验,验证了轮式算法的可行性,达到预期要求。