近年来,人-机器人协同来完成复杂工作,已经成为当前产业升级的迫切需求,其关键技术也成为研究热点。其中,如何保证人的安全即机械臂要具有一定柔顺性,是最为重要的技术问题。基于此,本文以7自由度串联机械臂为研究对象,针对其冗余运动分析和解算、力矩反馈、阻抗控制等问题进行研究。首先,本文介绍了协作型机械臂的国内外研究现状。主要综述了目前已有协作型机械臂系统以及所运用的柔顺控制方法。针对为机械臂增加冗余运动和柔顺能力,提出了本文的主要研究思路和内容。其次,通过分析7自由度机械臂冗余运动特性,提出了一种针对S-R-S构型机械臂的运动学正解和反解方法。此外,对机器人单关节力矩估计方法进行深入研究,主要应用摩擦力前馈方式。研究了其中的难点问题:电流-扭矩动力学建模,并对摩擦模型进行选取和辨识。然后,将基于力的阻抗控制方法应用于7自由度机械臂上,并分析了控制系统性能以及各个参数的对系统的影响。最后,综合以上方法,在7自由度机械臂平台上进行实验验证,并设计了手动牵引应用范例。验证了本文所提出方法可行性,而且具备一定应用前景。为后续研究提供必要理论探索和技术经验积累。