Este trabajo presenta el diseño mecatrónico de un prototipo de órtesis de rodilla para la rehabilitación de la marcha. El prototipo desarrollado utiliza un actuador en serie elástico, el cual es diseñado y evaluado con análisis de elementos finitos. El actuador elástico en serie está acoplado a un motorreductor DC que proporciona el par necesario para automatizar una terapia post-quirúrgica de rodilla. La órtesis está equipada con dos encoders incrementales y un interruptor de inicio para supervisar y controlar el movimiento de la articulación de la rodilla. Se desarrolla y valida experimentalmente un modelo matemático no lineal de la órtesis. Esto permite desarrollar un control basado en modelos, con una estrategia de control en espacio de estados por retroalimentación y un observador de estados. Finalmente, el prototipo se evalúa siguiendo una trayectoria periódica suave que reproduce las actividades terapéuticas.