随着机器人技术在装备制造、航空航天、医疗救援等领域的广泛应用,高精度、高速度、低能耗机器人系统的发展受到诸多领域的重视。未来,机器人系统将代替人类从事纷繁复杂且精密的工作,有助于进一步解放社会生产力,提高工作效率,降低能源消耗,这与近年来提倡的建设绿色高效型社会理念是一致的,可以预见,机器人行业的巨大前景,强劲的市场需求以及可观的经济效益,刚柔耦合机械臂系统因此备受青睐。本文主要研究具有输入输出约束的双连杆刚柔耦合机械臂系统的控制问题。首先,分析双连杆刚柔耦合机械臂的系统结构,并基于双连杆刚柔耦合机械臂系统的能量,结合Hamilton原理推导出由常微分方程与偏微分方程描述的双连杆刚柔耦合机械臂系统的分布参数模型。其次,基于刚柔耦合机械臂系统的分布参数动力学模型,针对双连杆刚柔耦合机械臂系统的位置控制问题,提出一种具有输入饱和的双连杆刚柔耦合机械臂系统的抗饱和控制方法。该控制方法利用直接关节控制在刚柔机械臂系统关节处施加控制力矩达到控制关节角度的同时,抑制柔性连杆的振动,不需要在柔性连杆末端加装执行器。并且通过在控制器中引入平滑双曲函数,解决输入饱和约束问题。再设计Lyapunov函数以及扩展的LaSalle不变性原理证明闭环系统的渐近稳定性,通过数值仿真结果分析所设计的抗饱和控制器的有效性。再次,基于具有外部干扰的刚柔耦合机械臂系统分布参数模型,针对具有外部干扰及输出约束的双连杆刚柔机械臂系统位置控制问题,同时结合刚柔耦合机械臂系统的应用实际,提出一种自适应迭代学习控制策略,着重解决系统位置控制问题、柔性臂终端振动抑制问题、外部干扰及输出约束等问题。该控制器同样基于直接关节控制实现调节关节角度到达指定位置的同时抑制系统振动的控制目标,并通过引入性能函数解决系统输出约束问题,且控制器中的自适应迭代更新率能有效补偿外部干扰。然后基于Lyapunov函数证明系统的稳定性,并通过数值仿真验证所设计的自适应迭代学习控制器的有效性。最后,对全文的研究内容进行总结,并对未来研究方向进行展望。