老年人肌肉动力不足,造成行走能力降低,日常出行不便。柔性外骨骼能主动助力并且具有重量轻、与人体相容性好等优点,适合辅助老年人行走。但现有柔性外骨骼未能实现辅助老年人日常出行,原因包括:现有柔性外骨骼大多数仅针对平地行走进行助力,不适合多行走环境的日常出行;需要在人体绑缚大量绑带,穿戴复杂,老年人难以接受;驱动装置重,不适合老年人日常携带等。如何改进柔性外骨骼的结构设计,研制出轻便高效的驱动装置,并设计适合不同行走环境的助力控制方法,使柔性外骨骼能够应用于多行走环境的日常出行助力,是柔性外骨骼领域亟需解决的问题。本论文来源于国家自然科学基金项目:辅助老年行走的内穿型柔性助力外骨骼。本论文的目标是设计面向老年人日常出行的助力柔性外骨骼系统。论文主要研究工作如下:(1)设计了一款可助力平地行走、上楼及上坡三种日常行走环境的柔性外骨骼。分析了三种日常行走环境下人体下肢生物力学参数,基于三种日常行走环境下踝关节功率的相似性,提出了通过助力踝关节来辅助日常多环境行走的方法。无论是平地行走还是上楼、上坡,踝关节蹬地功在下肢关节总功中占比均较大,特别是平地行走及上坡时,其占比达到40%以上。由于日常行走环境下平地行走及上坡出现几率较大,因此通过助力踝关节来助力日常行走的总收益最高。(2)在穿戴结构及驱动装置的设计上进行了改进,使其适合老年人使用。设计了与鞋集成的踝关节助力柔性外骨骼穿戴结构。穿戴部分完全集成在鞋上,无需在人体上绑缚零部件,降低了穿戴复杂性,老年人更有可能接受。设计了轻量化的便携式柔性外骨骼驱动装置。利用单个电机的正反转同时助力左、右腿运动,减少了所需的电机和控制器数量,驱动装置重量仅为2.45Kg(不含电源),比已知的其他踝关节助力柔性外骨骼都更轻。(3)使用基于力的位置控制方法,控制柔性外骨骼产生所需辅助功率。通过柔性外骨骼的刚度模型可以将柔性外骨骼的目标输出力转换为电机位移,这样就能够将复杂的力控制问题转变为简单的电机位移控制。基于以上研究进行了三种日常行走环境下的助力效果对比实验,对比3种日常行走环境下柔性外骨骼助力前后小腿肌肉激活度的变化情况。初步的实验结果证明了所设计柔性外骨骼能降低三种日常行走环境对踝关节肌肉发力的需求。