近年来,随着气动肌肉(PAM)的出现,因其高力/质量比,体积小,易布置的特点,被广泛的应用于外骨骼领域。此外气动肌肉既具有清洁环保、质量轻、价格低等突出的优点,又与人类肌肉特性相似而具有很好的柔顺性。但是因为外骨骼是在机构运动和控制过程中存在明显的耦合特性并且气动肌肉本身存在着非常强的非线性,要实现理想的人机协同,减少人机间运动中存在的交互力,仍然有如下两个关键问题需要解决:1.如何准确预测出穿戴者的运动意图,得到穿戴者的运动轨迹;2.如何实现对于具有复杂非线性特性的气动肌肉的高精度运动控制策略,使得外骨骼能够准确而迅速的跟随人的运动轨迹,减少人机间的不协调。本文以气动肌肉为驱动器的上肢外骨骼为研究对象,通过表面肌电信号(s EMG)对人的运动意图进行估计,开展对外骨骼柔顺控制策略的研究。主要工作内容包括如下几方面:第一,对上肢外骨骼平台进行系统设计,包括对气动肌肉的布置方案,关键传感器的安装,控制系统的硬件选型,控制系统的硬件架构设计。在此基础上,建立了系统的数学模型,为后续相关算法的实施提供坚实的基础。第二,对气动肌肉的位姿控制展开研究。本主要通过研究气动肌肉的迟滞模型,提高气动肌肉的模型精度,改善气动肌肉位姿控制的准确性。首先本文从研究气压和位移的对应关系出发,以比例压力阀为驱动阀,提出带补偿项的无模型滑模控制策略。之后为了实现高频响的运动控制,以高速开关阀作为驱动阀。在气压和位姿关系的基础上,引入压力环,提出带补偿项的双闭环控制策略。第三,对外骨骼柔顺控制策略展开研究。外骨骼柔顺控制策略目的在于减少外骨骼运动过程中,由于人与外骨骼运动不协调所产生的交互力。本文通过s EMG信号对人的运动意图进行估计,实现对运动轨迹的预测。并在人和外骨骼中间加入气囊,通过气囊压力反映人机间的交互力及引入气囊压力反馈修正预测的运动轨迹。最后通过位姿控制策略实现外骨骼准确而迅速的跟随人的运动轨迹,实现人机协同。相关算法通过实验得到了验证。