探索人体运动的奥秘，用工程科学方法修复和重建人体运动能力，实现运动功能的第二次革命，是机器人学科前沿研究的重要科学目标之一。张庭教授针对助老、助残等国民健康新技术国际学术前沿和国家重大需求，始终围绕用工程科学方法修复和重建人体运动能力中的科学挑战，以重建和修复人体运动功能为研究主线，聚焦于助老、助残为目的地可穿戴机器人系统设计理论与方法的研究工作。围绕可穿戴机器人的“人肢体生物运动智能机械植入”和“仿人运动功能重建”两个基础科学问题，以解决可穿戴机器人的共性挑战：如何在少驱动的情况下实现承载人肢体运动的灵巧机构及控制？为目标，重点开展轻量化人机相容刚柔耦合灵巧机构设计、承载人肢体运动规律的运动控制、助老、助残可穿戴机器人应用关键技术的研究：面向人机相容性的需求，研究基于仿生原理的刚柔耦合机构设计、运动系统的欠驱动和耦合驱动原理与设计、操作/感知一体仿生灵巧机构设计；以承载人肢体运动规律为目标，研究刚柔耦合机构运动学与动力学建模、刚柔耦合机构和欠驱动机构的仿人肢体运动控制；面向助老、助残应用需求，研制轻量化刚柔耦合的穿戴式机器人原型样机，开展交互控制与功能验证实验。