本文以灵长类仿生机器人为研究对象,研究其在弹性支撑下动力学建模与悬臂运动控制问题,对模拟灵长类动物野外真实运动具有重要的意义。此外,弹性支撑下灵长类仿生机器人系统不仅具有更多的欠驱动自由度数目,还包含柔性和弹性,成为一个高维刚柔混合欠驱动机械系统,从而导致其动力学建模和控制变得异常复杂,开展此类系统的控制理论研究工作,具有重要的理论价值。首先研究了弹性支撑的近似与建模问题。自然条件下的弹性支撑可以看作为悬臂梁。其中的分布参数的属性,给机器人系统动力学建模与分析带来很大困难。为简化分析过程,考虑灵长类仿生机器人行为特点,本文提出采用双正交弹簧阻尼器近似悬臂梁振动过程,进一步,分别基于力学理论推导和悬臂梁振动实验两方面对该假设进行验证,验证了近似模型的合理性和有效性。其次,基于双正交弹簧阻尼器假设,建立了弹性支撑下灵长类仿生机器人动力学模型,并结合仿真实验,构造能量守恒条件下实验,检验模型的准确性。相比刚性支撑下的灵长类仿生机器人,弹性支撑下灵长类仿生机器人具有更高的欠驱动自由度数,同时具有更强的内部耦合特性。为深入探究其中的复杂关系,针对垂直向上平衡位置这一特殊位置展开讨论。证明其在此平衡点处可观但不完全可控的结论。通过对比,发现系统可以分解为一个三自由度能控子系统和单自由度不控子系统,采用LQR方法实现了能控子系统的镇定控制和整体平衡控制。再次,针对弹性支撑下灵长类仿生机器人这一高维刚柔混合欠驱动系统悬臂运动控制问题,限于系统动力学特性的复杂性,传统的虚约束方法、目标动力学方法不再适用。本文提出采用基于遗传算法的前馈控制策略。将期望控制输入离散化为控制向量,利用遗传算法,结合给定的目标,寻找最优的控制向量。此外,还从理论上推导了悬臂运动周期的预测公式,为优化提供参考依据。本文先后讨论了时间无约束距离约束、时间最优能量最优、时间能量距离混合优化等情形,仿真结果表明方法的有效性。最后,开发了一套弹性支撑下灵长类仿生机器人半实物仿真平台,其中包含机械本体,电控系统和驱动软件。利用遗传算法对系统模型进行参数辨识。在此平台上开展实物实验,实验结果表明,利用所提出的方法,可以实现弹性支撑下灵长类机器人的有效控制。