在人体上肢与外界环境动态交互的过程中,人体通过实时调节末端刚度的大小和方向来获得柔顺自然的交互表现。为使机器人具有拟人的柔顺交互能力,研究人体动态交互任务中的上肢末端刚度调节特性并将此技能传递给机器人至关重要。由于人体刚度无法直接测量,目前多通过刚度辨识技术对其进行辨识。基于传统的时不变刚度辨识方法辨识的末端刚度时间分辨率低,所得出的末端刚度调节特性局限于静态交互场景,研究末端刚度的时变辨识则可大幅提升刚度辨识效率、降低估计时延并扩宽其应用场景。本文面向上肢与环境之间交互力动态变化的任务,研究末端刚度随交互力的时变调节特性和基于表面肌电信号（s EMG）的刚度实时估计方法,为赋予机器人拟人的动态环境交互能力奠定理论基础。主要研究内容如下:1.建立了可充分持续激励末端刚度特性的三维随机扰动产生方法,在传统时不变末端刚度辨识的二阶阻抗模型基础上,提出了面向交互力动态变化的时变末端刚度辨识算法,其中通过线性变参数法和基函数展开法准确描述末端动力学时变特征,并采用迭代辨识方法实现末端交互力与回复力的高精度解耦。2.开展了不同末端交互力下末端刚度辨识实验,基于真实动态力信号建立了时变末端动力学仿真系统,100次蒙特卡洛模拟证实了时变末端刚度辨识算法拥有良好的辨识精度（平均VAF=91.7%）,利用其实现了末端交互力动态变化场景下时变末端刚度连续辨识。通过对比静态交互力与动态交互力条件下的末端刚度特征,揭示出末端刚度大小总随交互力水平上升呈现各向异性增加,而方向更显著地受到动态交互力方向变化影响的动态调节特性。3.基于末端刚度的辨识原理与调节特性,开发了基于s EMG的时变末端刚度估计模型,用切比雪夫多项式解决传统s EMG-刚度估计模型对非线性映射关系考虑的不足。四名受试者时变末端刚度估计实验的结果表明,所提模型的估计效果显著优于传统估计模型,估计精度提高了至少22%,实现了50ms高时间分辨率时变末端刚度估计。4.将所开发刚度估计模型的估计结果通过变刚度导纳控制器实时传递给了六自由度协作型机械臂,使人与机械臂协同执行动态接球任务,结果表明人机变刚度协同策略赋予了机械臂拟人的动态交互能力,使其在人机交互场景下成功达成了多样化的交互任务目标。