脑卒中等疾病通常会导致患者肢体运动功能障碍,因为上肢康复机器人能够为患者提供有效的康复运动,促进患者肢体运动功能的恢复,所以社会对上肢康复机器人有日益强大的需求。然而,现有的上肢康复机器人还存在很多不足,如康复运动不够柔顺、安全,或是康复运动类型不够丰富等,因此,本文提出了气动肌肉驱动的外骨骼可穿戴式上肢康复机器人,其各关节(即单自由度的气动肌肉驱动关节)均由两根气动肌肉以双端反向对拉方式驱动,并采取了多种康复运动模式,解决了康复运动不够柔顺、安全和运动类型不够丰富等问题。论文的主要研究内容为:分析了气动肌肉的结构,研究了气动肌肉的静态和动态驱动特性,并对气动肌肉的往返驱动特性作了研究。对气动肌肉驱动关节系统中的张紧装置、钢丝绳与柔性套管间的摩擦力作了分析,研究了气动肌肉驱动关节的单端驱动特性、往返驱动特性,并建立了气动肌肉驱动关节在双端驱动方式下的准静态模型。依据患者在康复期各阶段的不同症状,提出了气动肌肉驱动关节的位置-位置、位置-力矩、力矩-力矩控制模式,其中,前两者主要应用于人体被动-机器人主动的康复运动(简称人体被动运动,或被动运动),力矩-力矩控制模式则主要用于人体主动-机器人被动的康复运动(简称人体主动运动,或主动运动)。针对经典PID控制器在气动肌肉驱动关节控制中的响应慢、超调大等问题,采用神经元PID控制器,在线调节控制器参数,提高了气动肌肉驱动关节的控制性能。由于经典PID与神经元PID在气动肌肉驱动关节的阶跃位置与力矩控制中,很难同时达到响应快与超调小,因此采用模糊控制器,提高了响应速度,抑制了超调。并采用模糊神经网络控制器,进一步提高了气动肌肉驱动关节的响应速度。在气动肌肉驱动关节的轨迹控制中,当气动肌肉驱动关节运动方向改变时,所提出的各类控制器的超调均很大,甚至抖动严重。针对该问题,提出了神经元PID与局部前馈控制结合的复合控制器,有效地抑制了超调,且无抖动。开发了上肢康复机器人控制系统软件,能对康复机器人进行的主动、被动运动控制,同时记录患者的康复运动信息及数据。此外,采用非特定人语音识别技术,实现了康复机器人的语音控制。