我国实现“中国制造2025”国家战略的关键是实现智能制造,而机器人是实现智能制造的关键。机械臂作为机器人的一种,主要执行包括焊接、喷涂、装配、搬运、抛光等需要柔顺操作的任务。机械臂的柔顺操作主要依赖对机械臂力的柔顺控制,利用柔顺控制可以完成大量复杂的工作,因此,机械臂的柔顺控制是目前机器人领域一个重要的研究方向。本文围绕机械臂的柔顺控制,进行机械臂末端负载动力学参数辨识方法、末端接触力感知、末端碰撞位置检测方法以及阻抗控制策略的研究。首先,研究了机械臂的运动学与动力学。建立机械臂的运动学与动力学模型并进行仿真分析与验证,仿真结果证明了建立的机械臂运动学与动力学模型的正确性。其次,研究了机械臂末端接触力感知与末端碰撞位置检测方法。以七自由度冗余液压重载机械臂为研究对象,研究机械臂末端负载的重力/力矩及传感器零点误差的补偿方法,并根据冗余液压重载机械臂的运动关系模型进行仿真实验,结果表明,所提方法能够消除机械臂末端负载重力及传感器零点偏差的影响,得到末端接触力/力矩,利用接触力/力矩对末端碰撞位置的检测较准确。然后,研究了机械臂的末端负载动力学参数辨识方法。以七自由度冗余液压重载机械臂为研究对象,建立了机械臂末端负载动力学参数辨识模型,设计了机械臂各运动关节的最优激励轨迹,对液压重载机械臂末端负载进行参数辨识仿真实验,并在验证轨迹下对辨识参数进行评价,结果表明参数辨识结果可靠。最后,研究了机械臂的阻抗控制策略。建立阻抗模型,分析阻抗参数对阻抗控制性能的影响,利用遗传算法寻找最优阻抗参数组合。引入自适应控制策略与在线调整自适应率的方法,分析自适应阻抗控制的稳定性与收敛性,对自适应阻抗控制系统进行仿真实验,结果表明控制系统的鲁棒性较好,机械臂在未知环境下能够很好的实现力跟踪控制。