上肢助力外骨骼是一种供人穿戴的、人机一体化的智能助力装置,可以给人提供额外的动力和能力。广泛应用于军事领域、神经康复训练领域、以及其他民用领域。本文在分析人体上肢生理结构和运动机理的基础上,提出上肢助力外骨骼总体设计方案,确立了驱动方案,传动方案,控制策略,传感系统,电源系统五部分方案,设计一种电机驱动,鲍登线传动的上肢助力外骨骼。在外骨骼设计要求基础上,利用UG软件建立了上肢助力外骨骼的三维实体装配模型,并对关键零部件进行设计计算。对重要零部件进行了静力学有限元分析和轻量化拓扑优化设计。通过运动捕捉系统采集人体上肢搬运时的关节运动数据,分析搬移托举肩关节肘关节屈伸特征角变化规律。利用D-H法建立上肢助力外骨骼的D-H模型,对其正逆运动学进行分析求解,利用蒙特卡罗法求解其运动空间。最后建立动力学简化模型,通过拉格朗日方程法,求解得到其动力学方程,并利用ADAMS软件进行了外骨骼动力学仿真分析。初步研制了上肢助力外骨骼样机,搭建实验平台,对上肢助力外骨骼的负载性能和助力性能进行测试分析验证。建立外骨骼效能评估指标体系,利用层次分析法获得了指标集权重,提出适用于上肢助力外骨骼效能评估方法,建立评估模型,通过实际算例,得出效能评估结果,为外骨骼进一步设计提供依据。