随着社会生产模式的转变以及科学技术的发展,本质安全、与人共融成为新一代机械臂的发展趋势。本质安全意味着轻型、低速、柔顺的机械臂本体,而基于传统电机、液压的刚性关节驱动器存在功率密度比小、质量大、柔顺性差、安全性低等缺点,基于人工肌肉的柔性关节驱动器具有功率密度比大、质量轻、柔顺性好、安全性高以及高效模拟人体骨骼肌的收缩运动等优点;与人共融意味着机械臂与人处于同一工作空间,在确保人的安全情况下自主完成抓取、搬运等任务。以发展新一代机械臂为目标,本文基于气动人工肌肉（PAM）、形状记忆合金（SMA）两种人工肌肉柔顺驱动单元研制了一套低成本、柔顺、安全、轻型的混合驱动仿人手臂,并用相机和仿人手臂搭建了仿人手臂视觉抓取系统技术验证平台,本文主要围绕该系统的执行层、规划层、感知层以及安全性开展相关研究工作。执行层为仿人手臂系统构建。首先利用Vicon运动捕获系统对人体关节的运动数据进行分析与统计,结合人体手臂参数设计仿人手臂机械系统;其次分别设计电机驱动的仿人手臂肩关节控制系统、气动人工肌肉（PAM）驱动的仿人手臂肘关节控制系统、形状记忆合金（SMA）驱动的仿人手臂腕关节与仿生手控制系统。规划层为仿人手臂运动学分析及轨迹规划。首先运用MD-H法对仿人手臂进行运动学建模;其次分析比较机器人在动态非结构化环境下的运动规划算法,针对当前仿人手臂所处的空间环境,实现常用的关节空间和笛卡尔空间轨迹生成算法。感知层为目标物体识别与定位。首先分析相机成像模型并比较相关标定算法完成相机标定,通过简化相机与仿人手臂的手眼标定算法得到相机与仿人手臂之间的转换矩阵;其次通过对目标抓取场景图像进行图像去噪、边缘检测与特征提取完成对抓取物的识别。结合以上三个方面的工作,对基于人工肌肉的仿人手臂视觉抓取系统开展综合测试实验。首先以规划-执行的控制逻辑离线抓取日常物体,基于视觉引导以感知-规划-执行的控制逻辑自主抓取小球;其次为了提高系统安全性,在PID位置运动控制的基础上设计导纳控制器,对仿人手臂开展柔顺控制实验。