随着现代工业地不断发展,工业机器人的应用场景也越来越丰富,这意味着机器人技术面临着越来越多的要求和挑战。装配机器人是应用于装配生产线上,对零部件进行装配的工业机器人。相比用于喷漆机器人、移动机器人等,装配机器人往往需要控制与环境的接触力以完成装配任务。而目前应用最多的位置控制型机器人通常不能控制与环境间的接触力,因此对于柔顺控制的研究与应用是装配机器人技术发展中亟待解决的问题之一。本文针对一种新型弹簧自锁螺母的装配任务设计了专用的装配机器人,围绕其机械结构设计和柔顺控制算法开发两方面进行了深入研究。（1）详细分析了弹簧自锁螺母装配任务的目标,细化了装配任务。并从机器人的自由度需求、工作空间需求、夹持任务需求以及控制算法需求四个方面,详细说明了装配系统的功能需求。为后续装配系统的机械结构设计和控制算法设计指明了方向。（2）针对装配系统的自由度需求设计了运动学构型为PRP型的装配机器人。针对装配系统的工作空间需求和夹持任务需求,对关节驱动器、传感器等关键零部件进行了选型,对末端执行器、连接件等非标零件进行了结构设计。针对刚体与刚体接触瞬间力突变的问题,优化了末端执行器结构,将装配时的接触对象由“末端执行器-螺母”变为“弹簧-螺母”,将环境刚度由105N/mm降低为7N/mm,实现了所设计机器人的被动柔顺性。然后完成了装配机器人的三维设计和实物的加工搭建,并利用D-H法建立了运动学模型。最终通过对装配机器人的负载能力、运动学模型和工作空间计算分析,验证了其结构设计在弹簧自锁螺母装配任务中的可行性。（3）针对装配系统的控制算法需求,利用力/位混合控制算法进行约束分析,确定了各关节步进电机的控制方式。然后针对各步进电机,分别设计了控制算法。对于第一关节和第二关节的步进电机,利用各自对应的传感器的反馈值,基于增量式PID控制设计了位置控制算法。对于第三关节的步进电机,利用压力传感器反馈末端与环境之间的接触力,然后将基于位置的阻抗控制模型离散化,设计了力控制算法,实现了所设计机器人的主动柔顺性。并求出了末端位移量的解析解,为第五章阻抗参数的优化提供了理论依据。最后利用Simulink建立了基于位置的阻抗控制的仿真模型,通过仿真结果总结出了阻抗参数对控制系统的影响规律。并与直接力反馈控制和PI控制的仿真结果进行了对比分析,结果表明了在本文的装配系统模型中,基于位置的阻抗控制拥有更好的控制效果。（4）针对人工整定阻抗参数时存在的费时且效果较差的问题,提出了基于混合粒子群算法的阻抗参数优化方法。首先将装配机器人的三维模型简化,导入Adams中。并通过和Simulink的联合仿真,建立了装配机器人的末端执行器与螺母的接触模型。然后设计了以力超调量和调节时间为优化目标的适应度函数,利用混合粒子群算法整定了基于位置的阻抗控制器的阻尼系数bd和刚度系数kd。仿真结果表明,优化后的基于位置的阻抗控制器不仅能使末端执行器在与环境接触时产生较小的力超调量和稳态误差,还能快速的到达稳定状态。且与人工整定的阻抗参数相比,经过优化后的阻抗参数能达到更好的控制效果。