自上世纪60年代国内外开始展开对外骨骼技术的研究,直至今日依然是国内外的研究热点。外骨骼一词起源于生物外骨骼,对于乌龟、螃蟹类的壳类生物,外骨骼起到防护和支撑作用。外骨骼技术的应用领域覆盖广,包括航空、军事、工程、医疗卫生等领域。外骨骼技术灵感源于生物外骨骼,外骨骼可以提高单兵作战能力、可以保护长期重复性或者负重工作的工人关节和韧带。医生在心脏复苏抢救病人时,外骨骼可以帮助其达到充裕时间下的满足力度要求的按压力。外骨骼也可以给户外旅行带来更多的可能。本文以上肢外骨骼作为研究对象,从运动学、机械结构设计、动力学和关节位置跟踪控制四个方面展开,它们四者之间的关系是内容递进、耦合的。首先,对上肢外骨骼进行运动学建模。依据上肢生理结构的解剖学分析将上肢外骨骼表示为刚性二连杆。运动学的建模包括空间坐标的旋转、刚性运动的齐次变换矩阵、连杆坐标系的建立、D-H(Denavit-Hartenberg)和MD-H(Modifed Denavit-Hartenberg)两种建模方法,以及基于MATALAB的自动计算,并对上肢外骨骼的肩关节、肘关节的不同姿态进行了建模。其次,在运动学建模的基础上,对上肢外骨骼进行动力学建模。依据反对称矩阵的性质对上肢外骨骼的齐次变换矩阵求导,得到上肢外骨骼的雅可比矩阵,结合欧拉-拉格朗日的运动方程,完成对上肢外骨骼的动力学建模,并在ADAMS中对单臂结构进行动力学仿真。最后,在动力学建模的基础上,对上肢外骨骼进行运动控制仿真,完成肩关节在26°到61°,肘关节在20°到49°的轨迹跟踪控制。结合上肢外骨骼的实际机械结构无法准确获得连杆的某些质量属性如惯量等,对上肢外骨骼进行鲁棒自适应PD控制。为了解决鲁棒自适应PD控制中出现的随着运动周期的增加误差增大的问题,进一步提出自适应鲁棒迭代学习控制方法,通过增加迭代次数来减少上肢外骨骼的肩关节、肘关节的跟踪误差。