气动人工肌肉是一种类似于生物肌肉的新型气压驱动器,具有结构简单、重量轻、输出力/自重比大、柔顺性好等特点,广泛应用于医疗、康复和仿生机器人等领域。本文以气动人工肌肉柔性机械臂的控制策略为主要研究内容,进行了如下具体工作:首先,以人体肩关节为原型,分析人体上臂生理机制,采用多根气动人工肌肉构建一种新型柔性机械臂,模拟人体上臂实际运动。对柔性机械臂的串并联机构进行运动学分析,并采用拉格朗日法对其进行动力学建模。由于柔性机械臂执行末端位姿空间的强耦合性,利用基于Pareto排序的多目标遗传算法进行关节空间轨迹规划,为执行末端轨迹跟踪控制试验奠定基础。其次,根据气动人工肌肉的特性分析,搭建静态测试平台以获取气动人工肌肉相关试验数据,拟合并建立其静态数学模型。此外,为了补偿模型拟合误差和克服外负载变化等情况,搭建动态测试平台,并设计基于RBF网络的PID控制器以实现精确的位置控制。然后,考虑到动力学模型存在较多不确定性、系统参数变化以及外在干扰等因素,提出一种基于名义模型的PI鲁棒滑模控制策略,设计滑模控制律并进行稳定性分析。为了提高控制系统的响应速度和削弱滑模控制的高频抖振,改进PI鲁棒滑模控制的鲁棒项,提出一种基于饱和函数的模糊滑模控制策略,通过联合仿真分析两种滑模控制策略的可行性。最后,搭建气动人工肌肉柔性机械臂测试平台,完成其软硬件设计,分别采用PI鲁棒滑模控制策略和模糊滑模控制略进行执行末端圆弧轨迹跟踪控制试验。试验结果表明,模糊滑模控制策略的关节角度试验曲线与其期望曲线更加接近,能更好地保证执行末端轨迹跟踪的控制精度;同时能使系统输入更加连续平滑,有效地削弱滑模控制的高频抖振,保证控制系统的响应速度和鲁棒性。