机器手臂的运动控制是决定其实用性的关键技术,随着机器手臂向轻型化、仿人化、低成本方向发展。实现对一款轻型仿人机器手臂的友好运动控制成为了当前研究的热点与难点。在本文中,自研轻型仿人机器手臂样机LWH-Arm与运动控制平台,从理论研究、算法设计、仿真验证、样机控制上,对轻型仿人机器手臂的运动控制策略进行研究。首先,分析人体手臂的物理与运动特性,设计了重量为3.45kg、长度为81cm、负重达500g、具有8自由度(包含末端夹持器一个)的LWH-Arm仿真模型及实物样机;分析LWH-Arm各个关节之间的旋转及平移关系,采用D-H参数法,在Mat Lab中建立LWH-Arm的运动学模型,对正、逆运动学方程及关节工作区间进行计算及仿真验证,为LWH-Arm样机的控制提供运动数据。其次,结合样机关节运动约束条件及运动模式,在关节空间上采用三次多项式插值和五次多项式插值规划算法以及在笛卡尔空间上采用直线和圆弧插值规划算法分别对LWH-Arm的运动轨迹进行规划,提高了手臂运动的柔顺性及稳定性能,并通过Mat Lab对轨迹规划算法进行仿真验证。然后,分析舵机的驱动原理,设计独立关节与多关节协同驱动控制算法,实现对LWH-Arm关节的调试与协同运动控制。为解决舵机因转轴受到径向力矩而导致的运动受阻及机械形变的问题,设计并实现了一款舵机用径向零力矩延长轴,设计并结合软硬件系统,实现LWH-Arm的人机交互控制。最后,设计实验场景,对LWH-Arm运动的灵活性、稳定性以及负载能力进行评价,结果如下:(1)通过Kinect采集人体手臂举手动作数据,驱动手臂仿真模型与样机运动,验证了对LWH-Arm仿人化动作的实现与LWH-Arm运动的灵巧性。(2)通过喝水动作实验,验证了LWH-Arm运动的稳定性以及可达到500g的负载能力,具备完成轻型家务的劳动能力。实验的完成,证明本文针对LWH-Arm所设计运动控制方案是可行有效的。