随着自动化机械设备的稳步发展，刚性机械臂的及技术已经进入较为成熟的应用阶段，而较之灵活性更强、自适应程度更高的柔性机械臂的产生在机器人领域凸显了诸多优势。而现今在机械臂的领域中，柔性机械臂的研究越来越受到广大科研工作者的重视。柔性机械臂的不断发展已经在医疗、勘探和农业采摘等领域中有着重要的应用价值，其柔性的特点使其能够在复杂多变的环境中灵活运动，完成刚性机械臂不能完成的任务。柔性机械臂的结构简单，驱动单元简洁，控制单元单一化，使的制造成本相对较低，控制模型便携，是未来机械臂的研究领域的重要分支之一。　　经过查阅、调研柔性机械臂结构设计、理论研究和运动控制等方面的国内外研究现状以及前期的基础研究，汲取国内外先进柔性机械臂的研究的先进技术的优势，本课题针对柔性机械臂的承载能力、柔性机械臂的结构改进以及工作空间的拓展展开了诸多研究，主要进行了一下几个方面的研究:　　(1)柔性机械臂的结构改进　　本课题前期已完成的柔性机械臂原型样机是一种两空间自由度的柔性机械臂，其工作空间束缚于规则空间心形曲面上，使其难以在有限空间中的任意位置运动，这不仅限制了柔性臂自身优势的灵活性，还降低了柔性机械臂的工作能力。所以，通过对柔性机械臂的无负载运动学和控制理论模型的研究分析，最终确定以扩展柔性机械臂的空间自由度为主要目标。通过分析研究，提出了可伸缩的柔性机械臂结构，完成了柔性机械臂可伸缩部件的机构设计，在空间自由度上将柔性机械臂的运动自由度增加至3，工作空间由原型样机的空间心形曲面扩展至空间心形壳体当中，并通过可伸缩柔性机械臂样机对空间位置进行实验，实质性上完成对柔性机械臂结构的改进。　　(2)柔性机械臂顶点空间轨迹的规划　　基于可伸缩柔性机械臂的心形壳体工作空间，对柔性机械臂的顶点进行了轨迹的规划研究，首先从控制理论上完善了柔性机械臂顶点运动任意轨迹的控制理论模型，而后完成了柔性臂顶点在可达到空间范围的多种轨迹的规划，通过仿真模拟和实验的方法完成对柔性机械臂顶点的轨迹研究。　　(3)柔性机械臂顶点承载力理论及实验研究　　柔性机械臂自身具有高度灵活性和高度自适应性的特性，在无负载的状态下可完成多种姿态的弯曲、延伸和扩展变形。国内外对无负载柔性机械臂的理论和实验研究已经有了一定的技术基础。针对柔性机械臂在工程环境中的应用，其顶点或其他位置必然要承受不同形式的载荷，载荷施加后其原有的无负载的理论模型也随之改变。究其柔性结构的特点，其理论变形已经超越了小挠度变形范围，属大挠度弹性变形范畴，所以建立准确的柔性机械臂负载运动数学模型是控制其运动基础理论。鉴于柔性机械臂的大变形的理论复杂性，本课题主要针对柔性臂的顶点受垂直负载的状态下，对其进行运动学理论模型及控制理论的研究。通过柔性机械臂样机负载实验验证了理论模型的有效性，最终完成了柔性机械臂的整顶点负载的数学模型的建立与完善。　　(4)柔性机械臂振动性质的初步研究　　本章节针对柔性机械臂的振动进行了初步的探索研究，从梁振动的角度完成了柔性机械臂振动特性的初步研究，初步了解了柔性机械臂固有频率与弯曲角的基本关系，确立了柔性机械臂的阻尼比与稳定时间的相互关系。而后，通过简化柔性机械臂为一圆弧曲梁的方法，利用振动学基础理论，初步建立的柔性机械臂的时域函数和振型函数。利用动力学仿真建模软件ADAMS完成了柔性机械臂振动运动的模型建立，并通过运动振动模拟发现其整体的振动规律，这为今后高效的进行实验研究奠定了基础。柔性机械臂振动特性的研究是保证其稳定运动的重要基础理论，是振动控制理论的奠基，在今后的控制研究中，根据此理论可进一步完成理论模型的建立，完整的建立出柔性机械臂振动的标准运动模型。