作为一种辅助康复训练产品,踝关节康复器意在恢复关节功能,用来对踝关节损伤患者进行康复训练、护理、强度训练。现代社会,人们对踝关节的护理要求越来越迫切,开展对踝关节康复器的研究,具有重要的理论意义及实际应用价值,不仅对提高人民生活水平有帮助,也符合我国“十二五”规划关于服务机器人发展的要求。本文设计了一种串联式踝关节康复器,并进行相关分析。在对踝关节康复器相关技术的国内外现状进行深入研究基础上,结合已有技术,确定踝关节康复器的机械结构方案。对康复器进行CAE分析及动力学分析仿真,并对样机进行了实验研究。首先,依照人机工程学原理,研究踝关节在不同测量状态、不同位姿状态下的运动角度,研究人体踝关节结构及动作规律,明确了踝关节康复器的功能要求,进行结构方案的设计。将踝关节运动进行分解成三部分,确定串联式踝关节康复器设计思路,用三维软件Pro/E对三部分模块分别进行设计。其次,在总体结构确定的基础上,结合踝关节康复器的工况,对关键零部件进行了静力学分析,并进行了改进优化。在此基础上,对整体结构进行模态分析,明确其固有频率及各阶振型,为以后利用振动提高康复效果提供依据。另外,通过欧拉角旋转的方式建运动学模型,对系统进行了正逆运动学分析,根据正运动学模型求解出脚尖投影点的工作空间。采用MATLAB/SimMechanics模块搭建物理模型,并对机构进行动力学仿真。建立所选电机的模型,对踝关节康复器进行可视化物理仿真。进行了踝关节康复器模型单自由度双闭环的伺服控制仿真,为实现踝关节康复器合理的控制提供理论依据和参数。最后,研制了踝关节康复器的试验样机,基于dSPACE半物理仿真平台,对样机进行实验研究,包括空载不同周期下的单自由度系统的位置伺服控制实验和真人负载下的控制实验。试验结果表明,样机工作性能稳定,满足设计要求。