随着新一代智能机器人技术的快速发展,人机共融理念深入人心,其要求新一代机器人应当具有更好的人机交互性,即机器人能够更安全的实现人机协同。而传统的电机、液压等驱动方式由于结构复杂性及刚度较大等条件的限制,并不能很好的适应这一要求。气驱相关产品以其自身特有的低刚性等特点越来越多地被生产生活的各个领域所采用,而气动人工肌腱（Pneumatic muscle actuator,PMA）这一新型气驱结构在性能指标和工作方式上近似生物肌腱,具有结构简单、功/重比高、柔顺性好的特点,引起了国内外专家学者的广泛关注,被应用于康复医疗、柔性机器人关节等生产研究领域。本文面向气动人工肌腱拮抗关节,研究其位置和环境交互力协调控制策略,主要内容概括如下:首先,从生物肌腱和人工肌腱结构上分别分析了两种肌腱的工作原理及相似点。结合人工肌腱的理论模型和三元等效模型对单根肌腱进行动力学建模,以德国Festo公司的人工肌腱作为具体对象,通过参数辨识、拟合实验得到单根肌腱的模型参数。在单根肌腱动力学模型的基础上,结合生物体膝关节动作原理,分析了多种人工肌腱关节构型,最终结合牛顿第二定律建立了人工肌腱拮抗关节状态空间方程形式的动力学模型。其次,考虑到关节动力学模型存在多种约束及参数时变问题,设计了一种基于模型预测控制（Model predictive control,MPC）的拮抗关节位置控制器。推导了模型预测控制的原理及拮抗关节模型预测控制率,并通过数学仿真分析了所设计控制器的可行性。然后,基于阻抗和导纳控制（Impedance and admittance control）原理,在拮抗关节位置控制的基础上,设计了一种以模型预测位置控制为内环、环境交互力导纳控制为外环的人工肌腱柔顺性协调控制策略,在保证拮抗关节位置控制精度的基础上,受到外界环境交互力作用时关节输出具有良好柔顺性,仿真结果说明了所设计控制器的可行性。最后,完成了所设计的气动人工肌腱拮抗关节实验测试平台的软硬件集成,在实验平台上分别采用上述模型预测位置控制器和导纳柔顺性控制器进行了位置轨迹跟踪实验和受环境交互力的实物实验。实验结果表明,本文所提出的协调控制策略能够有效应用于气动人工肌腱拮抗关节中,既能保证拮抗关节的轨迹跟踪精度又能有效适应存在外界环境交互力的情况。