近年来,人与机器人相互协同,来完成复杂工作的情况逐渐增多。不同于以往工业机器人工作在防护栏中,人机协作越来越成为产业发展的需要,而柔性关节机械臂是未来人机协作进行先进制造的重要工具,对于柔性关节机械臂的研究也成为热点。其中,如何保证人机协作过程中的安全性,是一个极为重要的技术问题。基于此,本文将针对柔性关节机械臂碰撞检测算法,以及关节力矩估计等问题进行研究。首先,本文对柔性关节机械臂的国内外研究现状进行了简单陈述。主要综述了目前已有的柔性关节机械臂,常见的柔性关节机械臂的建模方法,目前柔性关节机械臂碰撞检测的方法等。其次,在对柔性关节进行分析的基础上,阐述了柔性关节机械臂系统建模的拉格朗日方法。以此为基础,对一个四自由度的柔性关节机械臂进行建模,以用作之后的研究。然后,鉴于以往基于动量的碰撞检测方法可调参数少,不能兼顾检测的快速性以及稳定性的缺点,提出改进的碰撞检测算法。根据第二章推导的模型,搭建仿真平台并进行实验仿真,验证了算法的有效性。最后,考虑到观测器需要用到关节转矩,而通常关节转矩由力矩传感器获得,其高昂的价格不利于工业化推广,因此对进行电机电流估计关节转矩的方法了研究,依据实验室的柔性单关节平台,通过对电机的转矩常数,以及柔性关节的摩擦力进行辨识之后,完成了电机电流估算关节转矩的研究,实现了无力矩传感器的关节转矩估计。