助力设备和工业机器人在工业领域具有极其广泛的应用,传统助力设备人为参与度较大,自动执行能力不足,而工业机器人大部分承载能力有限,控制大多采用离线编程方式,自主性和对外界环境的适应性较差,气动助力设备结合了上述两种设备的优点,在实际工程中应用渐广,但是自主性和适应性问题仍有待进一步研究。为了提高气动助力设备自主控制能力和对复杂多变环境的适应能力,本课题从气动助力设备实时轨迹规划和负载安装过程的柔顺控制两个方面进行研究,以丰富助力搬运设备控制系统理论研究,拓展助力搬运设备功能及应用。本文基于气动助力实验设备的结构,利用机器人学理论,进行了气动助力设备正运动学求解,得到了从助力设备关节空间向设备末端笛卡尔空间的映射关系,利用反变换法求得助力设备末端向关节空间的转换关系,通过拉格朗日法对气动助力实验设备前六个自由度进行了动力学推导,并建立了相应的运动学和动力学仿真模型,为实时轨迹规划提供了理论基础。针对微调机构单自由度方向,将各项参数等效到电机转轴,建立微调机构单自由度传动装置数学模型,以便于柔顺控制系统建模。分析轨迹规划原理,以运动学理论推导为基本实现手段,综合考虑气动助力设备动力学因素,根据规划原则选择五次多项式插值算法作为轨迹规划算法;综合考虑实际工况,概括出I、L、Z三种典型工作路径,利用五次多项式插值算法,基于前述运动学和动力学仿真模型对典型路径进行轨迹规划仿真,得到各关节转角运动规律,验证了轨迹规划算法的合理性和规划过程的正确性;轨迹规划仿真得到力平衡系统所需大臂和小臂驱动力矩,利用其他仿真软件建立一种图形化模型并仿真,对比两种结果验证了动力学结果的正确性。针对微调机构柔顺控制系统,首先分析了两种典型的主动柔顺控制方法,并选择适合本课题的阻抗控制方法进行柔顺控制研究;以二阶振荡系统为例,基于仿真分析阻抗控制方法应用于本课题的不足之处,并提出改进策略,建立相应的柔顺控制仿真模型,分析该控制方法下顺从环境运动和接触力限制效果;最终建立微调机构单自由度和整体柔顺控制仿真模型,验证微调机构柔顺控制策略的有效性。为了验证微调机构柔顺控制策略实际应用效果,搭建微调机构柔顺控制实验平台,针对几种情况进行柔顺效果验证实验,实验结果表明,本课题所研究的柔顺控制策略满足微调柔顺安装需求,达到了柔顺控制效果,并实现了对接触力的限制。