随着科学技术的日益进步,人类对于自身运动性能的要求也越来越高,而外骨骼机器人便是能够满足这一要求的产物。外骨骼能够很好的解决复杂地形或者工作环境下单个人员负载增加的需求和人体自身肌能之间的矛盾。可穿戴式外骨骼的思想只要是受到动物界具有保护外壳的动物的启发。外骨骼在许多领域都有着很好的应用前景,如在军事领域可在复杂地形下进行单兵作战,在仓库中可以辅助公认进行货物搬运,在医疗领域可以辅助下肢康复等。随着多年的研究,国内外已经研究出了一批可以进行实验的外骨骼样机,但是外骨骼并没有进行大规模的推广,是因为动力系统、动力系统的续航和控制系统方面的研究还需要加强。论文以西南交通大学研制的第三代可穿戴式外骨骼实验样机为研究对象,选取双膝蹲-起立动作为特征动作,用牛顿-欧拉法对外骨骼及人体的运动进行动力学分析和仿真,具体研究如下:(1)根据人体运动学对人体运动进行分析,选取双膝蹲-起立动作为特征动作,并对特征动作进行运动分析。对特征动作建立动力学模型,选取特征数据作为研究对象,对动力学模型进行力学特征分析与计算。在MATLAB软件中将计算过程求解,并对各个关节处不同负重下所需驱动力矩进行仿真,最后得到了各个关节处力矩变化特征曲线。(2)根据控制变量法,将影响外骨骼力学特征的因素进行分析,具体设计了外骨骼实验方案,对外骨骼进行单机版和人机偕行实验,其中单机版又分为静态实验和动态实验。将实验结果中选取具有代表性的膝关节处力的实验数据,在MATLAB中进行曲线拟合,与以上理论计算的仿真结果进行对比,验证实验的可靠性。最后,对数据拟合过程中误差进行分析。(3)以人体穿戴外骨骼过程中背负的重量(倾覆力)和膝关节处驱动功率为研究对象,将实验数据中有关的数据分类整理,在MATLAB软件中编程计算,并用最小二乘法对原始曲线进行拟合。最后得到了若干组不同工况下倾覆力和膝关节功率曲线,并对曲线进行分析。