套索传动机构中套管与柔索接触面间存在的摩擦力会导致传动过程产生间隙、迟滞和死区等现象,是套索传动应用的难题。尤其是在需要频繁换向的情况,很难实现高精度的跟踪控制,所以要将套索传动机构应用于机械臂传动系统,对其滞后效应以及补偿控制的研究具有重要意义。本文以双套索驱动仿人机械臂为研究对象,在单套索传动特性分析的基础上,建立了无输出端反馈的控制补偿方案,有效的提高了传动精度。同时针对机械臂关节的运动方式设计了可以安装编码器的双套索传动机构,建立了实时反馈的补偿控制器。并基于双套索传动系统开发了七自由度仿人机械臂样机,并在机械工作空间的基础上分析了其全域性能指标并做了结构优化。然后求解了七自由度机械臂的逆解,并基于套索传动模型建立机械臂碰撞检测与响应算法。论文的主要研究内容包括:（1）建立了单套索传动系统的力传递和位移传递模型,并进行了静态模型与动态模型的仿真对比,验证了模型的正确性。搭建了单套索传动系统实验平台,分析了套索的传动速度、摩擦因数、全曲率和缠绕半径等对套索传动特性的影响。建立了无输出端反馈情况下的摩擦补偿控制算法,提高了套索传动系统精度。（2）虽然单套索传动系统中离线补偿的控制方式无需输出反馈,但在实际应用中无法适应传输特性急剧变化的情况。在套索驱动的仿人机械臂运动过程中,其套索传动系统的配置随时发生变化,因此设计了基于关节臂上编码器实时位置反馈的双套索传动系统。建立了可适用于任意负载的双套索传动模型,搭建了应用双套索传动系统驱动单关节臂的半物理仿真实验平台,通过实验验证了传递模型的正确性,并通过末端位置信号的实时反馈,实现了关节转角的闭环反馈位置控制,使系统在外界配置环境改变的情况下的输出力矩依然能够良好跟随期望的力矩轨迹。（3）分析了人体手臂及其关节的结构及运动特点,实现了双套索驱动的仿人机械臂的结构设计与优化。建立了仿人机械臂的正运动学模型,并在MATLAB中进行了仿真验证,并基于蒙特卡洛法得到了机械臂的工作空间,在工作空间的基础上选用离散性能指标近似求解全域性能指标,评估了机械臂的灵巧度,并对机械臂进行了结构优化,分析了其在工作空间下末端的最大误差值。基于Labview实时开发环境,搭建了仿人机械臂的运动控制界面。（4）基于约束冗余自由度的方法分析了机械臂的逆解,并对逆解进行了仿真验证。同时基于单套索传动系统模型开发了碰撞感知器,完成了单套索驱动单关节臂的碰撞感知与响应的实验。