随着机器人技术的不断进步,机械臂的应用场景不再局限于传统的工业领域,越来越多的机械臂被用于人机协作场景中与人在共享空间中协作完成指定任务。人人协作过程中当彼此可以理解对方运动意图时,协作效果将大大提高。同样,对于自然高效的人机协作也需要人与机械臂可以理解彼此的运动意图。因此,本文提出一种人臂运动预测与机械臂拟人运动规划方法,实现人与机械臂理解彼此运动意图的目的,并设计实验对本文所述方法进行了验证。论文主要内容如下:1、针对人臂达点运动中手部运动轨迹预测精度低、不完善等问题,文中对手部运动轨迹各笛卡尔分量采用五次多项式进行了拟合。首先,以手部运动笛卡尔位置分量的起止点为输入（6维）,以各位置分量相应的五次多项式系数为输出（6维）,建立了基于多输出高斯过程回归（MOGP）手部达点运动位置分量预测模型。其次,以手部运动笛卡尔姿态分量的起止点为输入（6维）,以各姿态分量相应的五次多项式系数为输出（6维）,建立了基于MOGP手部达点运动姿态分量预测模型。最后得到了基于MOGP手部达点运动轨迹预测模型。2、针对人臂达点运动中手臂臂构型预测精度低、普适性差等问题,首先,建立了手臂7自由度（DOF）运动学模型,选用臂角作为冗余参数,建立了手臂基于臂角的逆运动学方程。其次,分析上下臂长度对人臂达点运动臂构型的影响。最后,以达点运动中手部位姿及上下臂长度作为输入,以该位姿对应的臂角作为输出,建立了基于单输出高斯过程回归（SOGP）手臂达点运动臂构型预测模型。3、针对仿人机械臂运动拟人程度低等问题,提出了基于人臂运动映射的机械臂拟人运动规划方法。文中,将基于MOGP手部达点运动轨迹预测模型和基于SOGP手臂达点运动臂构型预测模型分别映射到仿人机械臂笛卡尔空间和关节空间,建立了仿人机械臂基于臂角的解析逆运动学方程,实现了机械臂拟人运动。4、搭建了虚拟数字人和仿人机器人平台。设计实验分析了基于MOGP手部达点运动轨迹预测模型和基于SOGP手臂达点运动臂构型预测模型的预测性能,并将其用于虚拟数字人手臂运动复现。结果表明,本文所述方法预测性能明显优于其它方法,并且可以成功复现虚拟数字人手臂运动。对比了握手动作中人臂运动与机械臂拟人运动,结果表明本文所述机械臂拟人运动规划方法可以同时实现机械臂笛卡尔空间和关节空间的拟人运动。