机器人技术作为当今世界的前沿科技被广泛应用于工业制造、生活服务、医疗卫生及国防军事等众多领域。仿人机器人是机器人技术众多发展方向中的研究热点和难点。仿人机械臂是仿人机器人最主要的操作部件,需要具备优良性能以适应不同操作环境。新型柔性驱动器气动肌肉具备较多优点,适用于驱动仿人机械臂以降低其制造、维护成本,提升其柔顺性、灵活性和输出力自重比。目前国内对气动肌肉驱动的仿人机械臂的研究主要集中于设计制造和运动控制领域。仿人机械臂在工作过程中会受到激励而产生振动,一定程度上其精准度和安全可靠性会被影响。传统的刚性多体动力学研究方法难以准确描述具有轻质杆件和柔性驱动器的仿人机械臂的性质。因此通过刚柔耦合动力学方法开展气动肌肉驱动的仿人机械臂的动力特性研究和分析十分必要。本论文针对一种气动肌肉驱动的平面两自由度仿人机械臂进行研究。首先,通过D-H法对仿人机械臂连杆坐标系进行齐次变换建立其正运动学方程。根据正运动学方程得出仿人机械臂末端速度雅可比矩阵。通过速度雅可比矩阵奇异性核算此仿人机械臂的奇异位形。基于数学软件MATLAB Robotics Tools编程、计算绘制其末端工作空间。其次,通过能量法建立仿人机械臂的动力学模型,动力学模型中考虑了驱动器的质量分布及其驱动仿人机械臂运动的方式并保留系统零次刚柔耦合项。根据动力学模型和汉密尔顿原理建立此仿人机械臂的特征值方程。基于数学软件Wolfram Mathematica 9编写此仿人机械臂特征值方程的解算程序。利用解算程序近似计算和对比杆件横截面形状分别为圆形、方形的气动肌肉仿人机械臂在两个关键的奇异位形间运动时的工作空间内前6阶横向弯曲振动固有频率。最后,利用有限元软件ANSYS建立此仿人机械臂的有限元模型。通过组合不同末端荷载和关节角度仿真其在工作过程中可能遇到的握手、持物掉落和提拿重物应用场景,并分别进行静力学分析和模态分析。针对仿真结果中结构的薄弱环节提出基于安全可靠性考虑的改进建议,并提出一种肘关节防护零件的概念设计。