为截瘫患者运动功能重建的下肢助行和康复外骨骼机器人逐渐获得社会广泛关注。当前外骨骼机器人通过获取人体简单运动意图仅能够完成特定环境下既定步态行走任务,无法满足截瘫患者穿戴助行外骨骼“独立安全”地走行需求。因此,有必要通过人机双向交互技术以实现“人在环”的人机协同机制,提高人机系统行走过程中安全与效率。为此,本文建立穿戴者到外骨骼控制通路和外骨骼到穿戴者反馈通路的穿戴者-外骨骼系统的双向交互模式,以提高穿戴者和外骨骼互适应性。本文主要内容如下:(1)基于EMG的人体意图-行为映射:根据人体肌电信号与穿戴外骨骼行走过程中动作间相互转移的特点,利用非负矩阵分解选取合适的上肢肌肉作为人机交互接口,采用SVM作为分类器,并与状态转移矩阵相互结合的算法进行当期的运动意图识别,提高了系统分类的正确率,人体意图的识别率准确达到93%。(2)实现基于触觉的外骨骼运动状态反馈:采用振动反馈建立由外骨骼到人的反馈通路。设计并实现由四个振动器组合形成不同的震动模式,以提供不同的震动反馈来提示病人外骨骼将要进行的运动,并将外骨骼运动过程中的状态信息反馈给穿戴者。经过实验分析,震动反馈能够帮助穿戴者更好使用外骨骼机器人。(3)构建穿戴者-外骨骼人机双向交互模式:利用人在回路方法设计穿戴者-外骨骼的人机双向交互模式,通过交互参数的调整,优化给定的人机交互目标函数。该模式能够有效减小穿戴者使用外骨骼机器人的难度,将穿戴者主动适用外骨骼的过程改为人机相互适应过程,并且帮助穿戴者更快熟悉并使用外骨骼机器人。本文设计“人在回路”的人机双向交互模式能够将使穿戴者准确控制外骨骼机器人并感知外骨骼的运动状态,形成穿戴者-外骨骼人机交互回路,使两者信息流通起来,将穿戴者主动适应外骨骼的单向适应过程变为外骨骼和穿戴者二者相互适应。人机双向交互模式能够将穿戴者在训练过程中的变化引入到人机系统中,使人机系统更加智能与安全。