随着我国工业自动化水平的不断提升,协作机器人的应用越来越广泛,由于协作机器人的工作特性,使其尤其适合用于人机协作的工作场景下。在自动化水平不断提升与环境保护与污染问题日益受到关注的背景下,我国电动汽车的保有量不断提升,充电桩的数量与建设规模也在不断增大,但当前的充电桩存在自动化程度低的问题。为了解决目前充电桩充电大多采用人工,自动化程度低的问题,本课题搭建协作机器人及控制系统,综合运用协作机器人、机器人控制器与六维力传感器完成电动汽车自动充电插拔任务。首先根据任务需求,搭建协作机器人及控制系统,对主要部件进行设计与选型,完成协作机器人及控制系统的总体方案设计,包括协作机器人本体设计、机器人控制器选型和六维力传感器的选型,并针对本系统硬件确定了软件设计及开发平台,确定了算法开发流程。协作机器人本体的动力源自关节模组,本课题分析了关节模组中永磁同步电机的数学模型,并确定了矢量控制策略,随后根据自抗扰控制原理分别设计了一阶电流线性自抗扰控制器和二阶位置线性自抗扰控制器作为矢量控制中电流环和位置环的闭环控制器,并进行了仿真和实验验证。针对协作机器人结构,本课题建立了协作机器人的运动学模型,并根据此运动学模型进行了正逆运动学、工作空间和奇异性的分析。随后根据任务需求,对笛卡尔空间下轨迹规划进行分析,并通过仿真进行了验证。针对协作机器人这一非线性系统中不确定性问题导致协作机器人轨迹跟踪性能差的问题,本课题提出了鲁棒伺服约束跟随控制器,并在二自由度机器人上进行仿真验证了算法的有效性。针对协作机器人柔顺控制,本课题对六维力传感器的接触外力进行分离,分析了工具重力及初始值的影响,并通过实验对重力和初始值进行补偿,证明了分析的正确性。针对柔顺控制,本课题对阻抗控制和导纳控制的原理和特性进行分析,并根据本课题的任务环境确定了导纳控制器的设计方案,并分别通过参数仿真和笛卡尔空间的导纳控制仿真分析了参数对控制器的影响以及所设计导纳控制器在工作空间的有效性。然后根据电动汽车自动插拔问题,本课题对插拔过程和插拔过程受力进行分析,并制定了接触阶段的柔顺控制策略。最后通过所搭建的实验验证了系统的整体功能和有效性。