某些刚体或多刚体系统以特定构型在粗糙表面运动时,结合库伦摩擦定律理论求解单边约束的机械系统动力学方程时会出现无解或者多解的情况,该现象被称作为Painlevé悖论（Painlevéparadox）。悖论现象在许多涉及接触问题的机械系统中广泛存在。在对各类经典刚体动力学问题的研究中,Painlevé悖论问题的发生机理仍未被彻底解释清楚,且对该问题的研究多关注于从理论层面避免悖论现象的发生,而较少探究实际应用中相关机械系统如机械臂与Painlevé悖论相关的现象,详细和深入的实验研究更是鲜见。本文针对双连杆机械臂系统模型,利用刚体摩擦动力学理论推导了其动力学方程,获得了刚体模型的悖论区。搭建了可实现初始构型（构型角度在初始时刻的值θ1（0）与θ2（0））自动化控制的动态自锁实验平台,首次完成了对几乎所有构型空间内的与悖论相关现象的实验研究。最后,利用LS-DYNA有限元计算验证了实验结果,并且进行了参数讨论。具体研究内容和结论如下:（1）建立了双连杆机械臂的完全刚体模型,获得了刚体模型的悖论区。结合库伦摩擦定律与单边约束运动假设,利用第二类拉格朗日方程,推导出了双连杆机械臂与粗糙表面接触时的系统动力学方程。根据接触力与接触点加速度间的线性互补关系,获得了出现Painlevé悖论时的构型区域,得出了悖论区与摩擦系数μ、初始构型相关的结论,并且给出了不同μ值的悖论区。（2）搭建了可实现初始构型自动化精确控制的动态自锁实验平台,明确了数学上的Painlevé悖论与真实世界中动态自锁现象之间的关系。开展了μ=0.8时所有构型空间内点（即不同的θ1和θ2）的摩擦接触实验,获得了出现动态自锁时的构型区域。实验利用弹性模量较低和摩擦系数较大的纯铝作为机械臂和滑动平台的材料。为固定实验的初始构型,利用Arduino开发板以及传感器、动作器等设计制造了实验辅助装置初始构型控制器,并记录了运动和应力数据。实验观察发现,全构型区内出现的摩擦现象可以划分持续粘滞、粘滞弹跳和持续滑动三种情况,其中粘滞弹跳是动态自锁现象的具体特征。进一步的研究发现出现粘滞弹跳的初始构型点基本位于理论Painlevé悖论区域,这表明动态自锁现象是Painlevé悖论在真实世界中的表现。（3）开展了实验动态自锁现象的有限元动力学数值模拟,验证了实验结果。基于实验中出现动态自锁现象的系统参数,建立了相应的三维柔性有限元模型,利用LS-DYNA计算获得了系统瞬态响应的数值解。结果显示在H=0.36m和θ1=28°的初始构型下,实验与仿真的结果吻合较好,接触点位移结果相差11.3%。法向接触力最大达到了2.05k N,运动过程中存在能量由动能到内能再到动能的转换。接触点应力远超材料屈服应力,最大达到529MPa,因而导致杆端接触点处出现0.0188的塑性应变,滑动平台接触点处出现深度为4.93μm的压痕。（4）讨论了不同系统参数对动态自锁现象的影响,得到了结构柔度对动态自锁区的影响规律。对同一个初始构型,改变摩擦系数μ、材料弹性模量E以及滑动平台速度Vp,分别计算不同参数下的系统摩擦接触瞬态响应,并讨论了这三个参数对悖论现象的影响。