机械臂碳纤维铺放技术可以通过低成本实现复合材料成型,本文针对机械臂碳纤维铺放任务中力与位置精度影响成型制品质量的问题,对碳纤维铺放机械臂进行了运动学分析以及雅克比矩阵求解,提出了基于阻抗控制的碳纤维铺放方法,开发了上位机控制平台,实现了铺丝头位置和压紧力的控制。本文的具体研究工作如下:首先,对碳纤维铺放机械臂进行了运动学分析,采用改进的D-H参数法建立了机器人的正、逆运动学模型,应用矢量积法求解了机械臂任务空间的雅克比矩阵,采用MATLAB Robotics Toolbox工具箱进行了机器人正反解及雅克比矩阵的仿真计算,为后续的阻抗控制算法仿真作了铺垫。其次,进行了阻抗控制原理以及碳纤维机械臂与芯模接触时的阻抗控制模型的分析,分析了阻抗控制中的稳态误差,并研究了自适应阻抗控制算法。基于MATLAB/Simulink软件搭建了机械臂阻抗控制以及自适应阻抗控制的仿真模型,进行了机械臂力/位控制的仿真,采用单一变量法研究了目标阻抗参数对阻抗控制算法控制效果的影响。仿真结果表明阻抗控制以及自适应阻抗能够有效的进行机械臂力/位控制。然后,基于VB开发了上位机控制系统,包括力信息采集模块、阻抗控制模块以及通讯模块,对传感器采集的力信息进行了重力补偿,并将得到的力与位置信息实时保存。最后,根据纤维铺放工艺过程,搭建了纤维铺放硬件平台,包括工业机器人系统、力传感器信息采集系统,设计了简易纤维铺丝头,进行了机器人控制器和上位机之间的通讯,实现数据发送与采集,并分别对平面和圆弧面进行了铺丝试验,验证了阻抗控制算法的有效性。