绳驱动仿人臂相比传统工业机械臂,其负载-自重比较高,柔顺性较好,在迎宾、教育、医疗等方面具有广泛的应用前景。为了实现手臂轻量化和关节模块化,要求将驱动单元布置在基座,并且各关节需为独立的机电系统。而同时满足模块化和驱动单元后置对绳驱动机械臂来说是一项难点。为此,本文提出了一种利用鲍登线将驱动单元和关节机构分开布置的分体式模块化绳驱动仿人臂,使其同时具有轻量化和模块化特点,并对其关节机构、运动学等进行了深入研究。本文的主要内容包括:基于反平行四边形机构和鲍登线设计了分体式模块化绳驱动关节。分析了反平行四边形机构原理,分析和比较了反平行四边形机构和纯圆滚动机构的运动性能;基于反平行四边形机构提出了一种新型一自由度肘部关节,并扩展到空间设计出三自由度的腕部和肩部关节;采用鲍登线作为驱动单元与关节机构之间的力与运动的传动机构,实现了关节模块化和驱动机构后置的要求。进行了绳驱动仿人臂正逆运动学研究。基于指数积方法对具有非定轴转动的反平行四边形机构正运动学求解,解决了一自由度的反平行四边形机构具有两个转动轴而造成的变换矩阵复杂化问题;提出了基于牛顿-拉普森方法的二次迭代逆运动学求解算法,解决了一次迭代无法满足反平行四边形机构两个转动轴转角相等的问题。进行了绳驱动仿人臂轨迹规划研究。研究了已知起始点、中间点和终止点的情况下建立仿人臂直线插补和圆弧插补轨迹方程、求解插补点位置的算法。利用四元数球面线性插值方法对姿态进行插补,实现了插补姿态的平滑变化。将插值点作为逆运动学求解的期望值,实现机器人末端执行器沿插补轨迹运动。绳驱动仿人臂样机研制及实验验证。研发了一套绳驱动仿人臂样机及其软硬件系统;对仿人臂本体制作和硬件选型等方面进行了详细介绍;对上位机系统功能做了简要概述。基于仿人臂样机开展了装配速度、关节性能、典型迎宾动作、负载、关节刚度、重复性精度等实验测试,验证了手臂的各项性能,符合仿人臂的使用性能要求。本文所提出的分体式模块化绳驱动仿人臂设计与控制方法,有望应用于仿人迎宾机器人的双臂,对推动仿人服务机器人的发展具有重要意义。