Más pacientes con hemiplejía tienden a utilizar equipos para el entrenamiento de rehabilitación debido a la falta de terapeutas físicos y al bajo efecto del entrenamiento manual. Hoy en día, los dispositivos de entrenamiento de rehabilitación de extremidades inferiores para pacientes en el grado 2 de la escala del Consejo de Investigación Médica (MRC-2) siguen siendo escasos y presentan algunos problemas de baja autonomía y no pueden aliviar la debilidad muscular de los pacientes. Para abordar estos problemas, se diseñó un prototipo basado en el equilibrio gravitacional con la combinación de resortes y mecanismos para permitir que los pacientes experimenten pasivamente el entrenamiento de rehabilitación en un estado de equilibrio de la gravedad de las extremidades inferiores. Se analizó el movimiento del mecanismo para obtener la relación funcional entre el ángulo de rotación del motor y el ángulo de las articulaciones. Basado en el principio de energía potencial constante, se estableció, analizó y simuló un modelo matemático de equilibrio gravitacional del dispositivo. Además, a través del experimento de entrenamiento, los resultados muestran que cuando se entrenaron sujetos de tres pesos diferentes bajo el dispositivo de rehabilitación con y sin equilibrio gravitacional, los torques requeridos del motor y la intensidad de la señal EMG de las articulaciones de la rodilla y la cadera disminuyeron de manera significativa, lo que verificó la efectividad de las características de equilibrio gravitacional del dispositivo para pacientes MRC-2.