赋予康复机器人良好的人机交互能力,实现丰富的康复控制策略,不仅是偏瘫患者的需求,也是研究者不断探索的目标,更是当前康复工程领域的热点问题。本文利用了现代康复医学理论、人体上肢解剖学、先进控制理论、计算机学、机器人学与电子工程学等学科知识,围绕如何建立具备人机交互能力的康复机器人设计方法和控制策略这一问题开展研究,开发了一套七自由度上肢外骨骼康复机器人系统,主要研究工作包括:1)结合人体上肢解剖学、计算机学与电子工程学的学科知识,提出了可以有效激发人体上肢运动意图的软件系统设计方法、匹配人体上肢关节运动特点的机械系统设计方法、可以准确实时获取机器人关节力矩的基于Ether CAT通信协议的电气系统设计方法,进而形成了上肢康复系统的整体设计方法,为实现良好的人机交互康复控制策略提供硬件保障。2)依据机器人学理论对康复机器人运动学与静力学进行建模,分析了人体上肢关节的运动规律,建立了基于XGBoost算法的人体上肢腕部位姿与旋转角的模型,求解了康复机器人拟人逆运动学解析表达式。依据关节传动链的特点,结合机器人学理论,建立了康复机器人的简化重力模型,提出了一种基于主动力的康复机器人本体重力补偿方法,为精准获取人机交互力矩,识别人体上肢运动意图提供了理论基础。3)根据所得逆运动学算法和重力补偿算法,结合现代康复医学的运动再学习理论,针对设计的上肢康复系统提出了被动式、合作式、主动式三种人机交互控制策略。4)开展实验研究评价了重力补偿的精准性,验证了交互控制策略的有效性,实验结果表明,本文提出的康复机器人系统设计方法与控制策略具备康复训练所需的人机交互能力。