气动人工肌肉是一种新型的拉伸型气动执行元件,具有重量轻、输出力-直径比大、柔顺性好、类似生物肌肉的特点,在仿生、康复等技术领域中展现出了良好的应用前景。本论文基于机器人学和现代仿生学,仿照人体上肢结构,设计了一种基于气动人工肌肉和步进电机混合驱动的多关节双机械臂,为气动人工肌肉在仿生机器人中应用探路。本论文主要完成了多关节双机械臂的机构设计、运动学与动力学建模、控制系统软硬件设计、系统建模仿真以及运动控制实验研究与分析。首先仿照人体手臂,完成了仿人多关节双机械臂的机构设计。使用气动人工肌肉驱动机械臂的肩、肘关节,步进电机驱动辅助运动关节,所设计的机械臂结构上兼具柔顺性和紧凑性;同时,根据机器人学,完成了多关节双机械臂结构的运动学和动力学建模,包括完备的位姿方程正、逆解,速度雅可比矩阵和动力学方程。然后,在前人研究的基础上,结合多关节双机械臂动力学方程,借助Matlab/Simulink工具,完成系统模型的搭建,并在此基础上研究比较了常规PID和模糊自适应整定PID对肩关节的控制效果,完成了两种控制策略的仿真分析。仿真结果表明模糊自适应整定PID能够有效抑制关节角度偏差,提高响应速度和系统稳定性。最后,完成多关节双机械臂整套样机的软硬件开发,并在此样机的基础上进行了运动控制实验研究。通过实验,分析比较了常规PID和模糊自适应整定PID的控制效果。实验证明了模糊自适应整定PID控制下,多关节双机械臂串行、并行运动以及协调运动时,每个关节均具有较好定位精度和响应速度。本论文实验研究为仿生机器人的进一步研究提供了实践参考。