随着双臂机器人特别是具有冗余机械臂的双臂仿人机器人的飞速发展，对机器人在不确定环境（例如与人交互）的鲁棒性提出了更高的要求，因此阻抗控制成为该领域研究的重要方向。本文结合实验室的机器人宇航员预研项目，研制了基于现代化硬件与软件技术的双臂机器人控制系统，开展了具有零空间阻抗的七自由度冗余机械臂阻抗控制，以及面向物体的双臂多空间自适应阻抗控制研究，并利用机器人宇航员实验平台进行了机械臂阻抗控制实验。从双臂机器人控制系统具体软硬件实现角度，本文以机器人宇航员地面实验平台为例分析了双臂机器人系统特点。在此基础上，建立了层次化的双臂机器人控制系统架构，研制了基于EPIC的中央控制器、基于mLVDS的MMSC总线和接口卡、模块化关节控制器、基于1394b的视觉计算机以及程控电源，从而将现代化硬件的计算能力和通信速度灵活地映射到具体的机器人控制系统中，使其具有更加广泛的适用性和强大的实时性。结合控制系统硬件，设计了基于Simulink，具有快速化原型、模块化抽象和标准化通信的控制系统软件。最终实现了可以使用Simulink开发的机器人控制系统，使用户能够快速实现机器人控制算法的实时仿真与实验。从冗余机械臂阻抗控制角度，为了解决具有位置内环的阻抗控制方法不能控制冗余机械臂零空间运动的问题，分析了七自由度冗余机械臂的构型特点，在此基础上引入了柔顺面和臂平面，将这两个平面之间的夹角定义为臂角，以此来描述冗余机械臂的零空间阻抗运动，并根据能量论推导了含有刚度项的零空间阻抗方程，使其表达式具有了明确的物理意义，再将该方程与动力学方程结合，最终提出了具有零空间阻抗的冗余机械臂阻抗控制方法。这种控制方法使七自由度冗余机械臂保留了笛卡尔空间阻抗的同时，实现了零空间阻抗。在基于SimMechanics的七自由度冗余机械臂系统模型上，仿真验证了提出的阻抗控制方法，并与一般的阻抗控制方法进行了比较。比较结果表明，当机械臂受到外界作用力干扰时，这种方法在机械臂的零空间也实现了柔顺行为，同时使笛卡尔空间的位置误差渐进收敛。从冗余机械臂阻抗避障角度，针对一般阻抗控制方法无法实现机械臂避障问题，利用一种虚拟力造成的机械臂自运动来实现自避障。当机械臂靠近障碍物时，作用在机械臂上的虚拟力是由障碍物指向机械臂的一种排斥力。在这种虚拟排斥力的作用下，利用冗余机械臂的零空间阻抗实现了避障，同时完成了机械臂末端的轨迹跟踪。通过仿真验证了该方法的有效性，仿真结果还表明，即使在避障过程中，机械臂末端的位置跟踪精度也没有受到影响。从双臂阻抗控制角度，考虑机械臂夹持物体时，机械臂对物体的作用力容易饱和的问题，从机械臂角度分析了人体运动控制和学习特性。在此基础上引入了面向物体的阻抗作为阻抗控制外环，结合机械臂阻抗作为阻抗控制内环，使物体和机械臂都具有了阻抗特性。并基于能量代价函数提出了物体的阻抗自适应律，利用Lyapimov函数证明了该自适应律能够使能量代价函数趋于最小。通过仿真验证了该方法的有效性，仿真结果表明通过机械臂阻抗和物体阻抗可以减小机械臂对物体作用力以及由此产生的物体对环境作用力，而且提出的阻抗自适应律能够根据环境对物体的干扰，自适应地调整物体的阻抗参数，从而提高了系统对外部干扰的鲁棒性。从双臂机器人阻抗控制应用角度，利用机器人宇航员实验平台，设计了几种不确定环境的实验场景，包括不确定的空间位置约束以及不确定的人为干扰等，并通过阻抗控制完成了人与机械臂握手、机械臂与固定目标对接、冗余机械臂零空间自避障、双臂夹持搬运物体、人与双臂及其所夹持物体的静态和动态交互等任务，展示了双臂机器人阻抗控制系统在不确定环境中的鲁棒性。