随着柔性制造以及人机共融概念的提出，传统的工业机器人因缺乏对外界环境接触力信息的响应能力，即只能按照预先编制好的程序来进行作业，从而无法胜任新的制造任务。与此同时，新一代“协作型”机械臂由于其极高的灵活度与安全性，使机器人与人协同作业来提升柔性生产率成为可能。其中，电力领域中的带电更换电力设备作业便是协作型机械臂的潜在应用分支之一。譬如，目前对于带电更换悬垂绝缘子串工作一直是由等电位工人攀登几十米的高度来进入到传输电路的高电压、强电场中，进行绝缘子串与电缆输电线之间的卸载工作，以完成破损绝缘子串的更换任务，其危险性不言而喻。因此，本文研究工作由南方电网重点项目“带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人研究与应用”与中国科学院重点部署项目“下一代工业机器人关键技术及系统开发(编号:kgzd-ew-608-1)”共同支持，进行带电更换绝缘子串等电位机器人的柔顺控制研究工作。
　　首先，详细论述了新一代“协作型”机械臂的发展背景以及带电更换绝缘子串的工作现状与研究意义，通过对实际应用过程进行分析，提炼科学问题，由此来引入理论落脚点，即柔顺控制策略;在对柔顺控制策略的理论现状、应用现状以及策略分类三部分进行说明与分析的基础上，继而对本课题控制系统的控制要求与设计准则等难点进行了探讨，得出结论为:机械臂需要兼具有关节端与末端的力感知能力，并可快速有效的进行力位信息转换，由此来实现绝缘子串的安全、柔性卸载工作。
　　其次，分别以单关节平台与六自由度机械臂为研究对象，开展了柔顺控制研究工作。其中，基于关节输出扭矩的单关节平台柔顺控制分别采用内嵌于谐波柔轮的应变电式测扭矩传感器与电机电流测扭矩两种方式来为关节端提供力感知能力，并提出了基于模糊控制的变参数柔顺控制算法，以克服过渡区域的低稳定性等问题;六自由度机械臂则利用末端六维力传感器来对末端接触力进行精确感知，在对瞬时模型以及位置控制器在奇异形位状态的位控性能进行分析的基础上，提出了一种基于混合位置控制器的瞬时阻抗控制算法，克服了目前常见的一些奇异形位低可控性与低鲁棒性等难题;并通过大量的仿真与数据分析，对此两部分工作进行了仿真验证。
　　最后，以单关节与六自由度机械臂为物理实验平台，开展了多项物理实验研究，验证了上述所设计控制策略、理论分析与仿真的可行性与有效性;围绕绝缘子串柔性卸载问题，分别进行了基于柔顺控制的路径动态规划以及卸载流程规划等几方面的理论分析，以为后期的绝缘子串物理卸载实验奠定理论基础。