双手爪攀爬机器人作为特种机器人,拥有串联式多自由度机构本体和交替切换抓夹基座的夹持器,在复杂杆件环境具有优异的运动、越障能力,是将来代替人工实现高空作业任务的理想工具。双手爪攀爬机器人为多刚体多关节机械系统。夹持器一端固定,另一端抓夹环境杆件时,由于抓夹位姿误差的存在,机器人与环境将形成过约束,无法可靠抓夹。抓夹过程中的微小位姿误差将导致机器人关节内力激增、刚性冲击、电机发热和能耗增加等问题。另外,双手爪攀爬机器人在桁架环境中攀爬运动过程中,由于感知环境地图和运动存在误差,因此机器人与桁架杆件存在碰撞的可能性。机器人与环境发生碰撞后,将无法进行碰撞检测以及相应的碰撞后处理。因此,实现机器人与桁架环境的顺应抓夹,抵消因抓夹位姿误差产生的本体关节内力和有效的碰撞检测策略将是机器人可靠攀爬的必要手段。本文以双手爪攀爬机器人（Climbot）作为研究对象,对圆杆桁架环境中的抓夹位姿误差引起关节内力激增问题以及碰撞检测问题作深入研究,主要研究内容包括:研究双手爪攀爬机器人本体关节内力产生的基本机理。分析了抓夹位姿误差来源、抓夹位姿误差形式以及关节内力的一般形式。并根据等效虚拟弹簧系统,构建了抓夹位姿误差与关节受迫位移之间的一般关系。根据导纳控制基本原理,设计了关节顺应抓夹控制器。根据接触力零稳态误差原则推导质量阻尼阻抗模型;控制率结合PD控制器思想根据接触力误差动态调整阻抗模型阻尼项;最后基于劳斯判据验证顺应抓夹控制器的稳定性。根据机器人运动步态动力学模型以及正态分布统计模型,提出了基于参考模型的碰撞检测方法。通过机器人步态动力学模型参数辨识（模型线性化、激励轨迹设计与优化和加权最小二乘的参数估计）构建了实际步态动力学模型;根据关节电机名义力矩与关节电机实际力矩的偏差构建了无碰状态正态分布模型。从而结合力矩偏差正态分布模型3σ原则动态选择碰撞检测阈值。最后,本文开展了顺应抓夹和碰撞检测实验。根据单一抓夹位姿误差、混合抓夹位姿误差、重复性抓夹和抓夹可靠性四个实验验证了顺应抓夹控制器的有效性;结合扭转步态、翻越步态和尺蠖步态验证了基于动力学模型的碰撞检测方法的可行性。