随着社会老龄化日益加剧,护理人员数量严重不足,因此迫切需要研发能够替代或辅助医护人员完成老人护理工作的机器人。护理机器人与工业机器人不同,其工作环境是动态非结构化的护理环境,工作对象为失能的老人,因此护理机器人的环境感知能力、人机交互的可靠性及安全性成为了研究的难点和热点。基于此,本文研制了一种应用于护理场景下的六自由度机械臂,其结构紧凑、负载大,能够将瘫痪老人从病床上抱起,机械臂表面的皮肤具备触觉感知和接近觉感知功能,结合提出的主被动安全控制方法使得机器人能够安全、可靠地执行护理任务。针对瘫痪病人的搬运任务需求,确定大负载机械臂的构型和性能指标,提出一种基于多级减速的双自由度关节方案,并设计一种结构紧凑的六自由度机械臂,依据设计指标对关键零部件进行选型。建立大负载机械臂的运动学模型,并分析其可达操作空间。为了提高人机交互的安全性,设计一种具有触觉和接近觉感知功能的机械臂皮肤感知系统。分析不同类型的触觉传感器以及接近觉传感器特性并进行选型,依据传感器的工作特性,进行采集电路板的设计和性能测试。设计蜂窝结构的柔性皮肤基体,其不仅保护传感器,而且提高人机接触时舒适性和安全性。依据所设计的机械臂皮肤感知系统,提出一种应用于护理任务场景下的主被动安全控制方法。为了提高机械臂的主动安全性,设计一种基于模糊控制理论的机械臂避障和安全接近方法,分析护理任务中可能出现的危险情况,通过触觉传感器反馈的压力信息,控制机械臂各关节转动,调整到抱人任务时的动作状态,以实现机械臂的主被动安全性。在上述工作基础上,完成大负载机械臂样机集成和实验平台搭建,开展机械臂的性能测试以及主被动安全控制方法的实验研究。进行机械臂的负载性能、重复定位精度测试实验,搭建不同实验场景,进行机械臂的主动避障、安全接近和机械臂抱人姿态调整实验,实验结果表明,设计的大负载机械臂性能和主被动安全性满足护理任务需求。