传统的工业机器人发展已经十分成熟,现已广泛应用于加工制造和服务领域,是实现制造业自动化的重要工具。工业机器人通常拥有良好的工作性能,如精度高、效率高、工作稳定性好等等,但同时存在关节臃肿、体积大、质量重、惯性大、负载自重比小等缺点。因此,工业机器人不适用于存在肢体接触的人机交互场景。为提高人机交互的安全性,有必要针对一些轻量化的新颖的机器人传动方式开展研究。本论文设计了基于线驱动技术的六自由度仿生机械臂,以柔性绳索为驱动机构,可以沿指定的路径传递力和运动。通过线驱动牵引机构,能够把所有的驱动电机全部安放在机座,有效减轻机器人手臂的重量,提高快速响应能力。本论文的主要工作如下:首先,综述文献阐释线驱动仿生机械臂研究现状和实际意义。简述国内外线驱动仿生机械臂技术的探索历程,介绍具有代表性的机械臂运动学与动力学建模方法,概述机器人控制方法的研究现状。其次,分析人体手臂运动机理,模拟人体手臂的运动进行线驱动仿生机械臂的整体设计并搭建实验平台,分为肩部、肘部、腕部和柔性夹爪。肩部采用二自由度关节模组,能够实现大扭矩输出;肘部采用一种特殊的张力放大机构,可实现单自由度的转动;腕部为四元数关节,可实现三自由度的转动。然后,进行线驱动仿生机械臂的运动学建模。采用D-H法与旋量法进行正运动学分析,通过两种建模方法对比验证旋量法建模的优势;基于牛顿-拉夫森数值迭代法求运动学逆解;采用蒙特卡洛法分析线驱动仿生机械臂的工作空间。再次,研究三种常用的柔顺控制方法,分别为力/位混合控制、阻抗控制和导纳控制。将线驱动仿生机械臂简化为仅包括小臂和大臂的二自由度机械臂,重点分析笛卡尔空间内的阻抗控制。研究带有接触力的二自由度机械臂的阻抗滑模控制,设计阻抗滑模控制器并进行阻抗控制仿真实验。最后,采用基于模型设计（Model-Based Design,MBD）方法建立线驱动仿生机械臂的电控系统,包括伺服驱动器、控制器硬件、控制器软件和上位机软件。通过仿真模拟与实物运动试验,验证所设计机械臂的可靠性与稳定性。