基于煤矿工作环境的恶劣条件,个体环境控制系统的核心难点是人体承重能力与环控系统重量之间的矛盾,而机械外骨骼是突破这一矛盾的有效途径。同时,机械外骨骼的研究难点又在于其动力系统的研究。目前国内外机械外骨骼的动力系统主要以蓄电池供电,但其移动范围和负重重量受到蓄电池的容量和效率的限制。因此,如何配备持久高效的动力系统是急需解决的问题。针对以上问题,本文提出采用混合动力系统实现能源的长期高效供给,满足机械外骨骼长距离、高负重、频繁启停运动的供能需求。首先,本文利用临床医学步态分析数据(CGA)进行人体步态分析,计算出机械外骨骼运动时踝关节、膝关节和髋关节能量需求,以及整体运动能量需求,为混合动力系统的建立提供动力性指标。然后,通过动力系统方案对比,确定了机械外骨骼混合动力系统采用并联式布置,并且进行了耦合部件混合动力变送器的设计,同时对系统中所需设备进行参数匹配设计,从而建立起机械外骨骼混合动力系统试验台,并对其动力性能进行实验研究。接着,采用实验数据建模法,在Matlab/Simulink环境中建立机械外骨骼混合动力系统仿真模型,并分别对电动机、发动机、混合动力驱动三种工作模式进行仿真研究。最后将仿真结果与实验结果进行对比分析,修正仿真模型,验证仿真模型的正确性。最后,为了优化混合动力系统的设计,利用仿真实验和曲线拟合的优化方法,确定动力系统的核心参数,即电机功率与发动机功率的最佳混合度为1:3。同时制定混合动力系统采用电力辅助控制策略,确定了使发动机工作在最优经济区域的开关信号为电机电流值21A。通过本文的研究,最终建立起一套体积小、重量轻、效率高、清洁环保的混合动力系统,能够满足机械外骨骼在井下应用的各种工况能量需求。