工业机器人出现的半个多世纪以来,机器人技术已经从最初的自动化萌芽发展到现在的增强智能阶段,在制造业、服务业、国防以及航空航天等领域扮演着越来越重要的角色,代表了一个国家的核心竞争力。为了让机器人成为人类有效的合作者,机器人必须能够在为人类设计的非结构化动态环境中可靠地执行复杂的交互任务。然而,到目前为止,即使是最先进的机器人在执行此类受约束的操作任务时,比人类更慢,甚至十分不可靠,这一科学问题引起了大批国内外研究机构的关注。若能从根本上解决机器人在非结构化动态环境中接触交互柔顺控制问题,将会打破智能机器人、机器设备以及人之间的物理约束,让机器人成为人类有效的合作者,实现“共融共生”。本文旨在解决机器人自适应柔顺控制策略在非结构化动态环境中的接触交互性能问题,重点开展以下研究工作:（1）研究机器人接触交互柔顺控制框架。构建机器人动力学模型、接触动力学模型是研究柔顺控制的基础,同时也是研究机器人与物理环境交互系统中许多关键性问题的前提。在此模型基础上,研究经典的柔顺控制原理与实施方法,以机器人柔顺接触交互数学模型、物理模型和控制原理构建机器人柔顺控制框架。（2）研究基于动态更新速率的自适应阻抗控制原理。针对自适应混合阻抗控制方案在机器人接触力控制任务中不能同时兼顾接触超调抑制和精确跟踪的两难问题,设计基于动态更新速率的自适应混合阻抗控制策略。分析阻抗控制器瞬态系统响应行为和稳态跟踪性能,并以此设计更新速率动态调整方法;分析阻抗控制器的稳定性和边界条件,阐明保证系统稳定性的必要条件,通过仿真验证控制策略的控制效果。（3）研究基于PID和分数阶复合增强的自适应阻抗控制原理。为进一步提升自适应阻抗控制的性能,采用基于前置PID和分数阶的两种及其组合优化控制工具来改进阻抗控制策略。通过引入前置PID控制器改变系统的固有频率,使得阻抗控制器拥有更快的响应能力;分析由前置PID引起的更新速率边界扩大带来的动态调整问题,应用模糊逻辑控制对更新速率进行在线推断。通过引入分数阶计算工具提高阻抗控制器的稳定性和鲁棒性,使得控制器能够更有效地抑制接触超调和振动行为;对于分数阶阻抗控制所带来的复杂计算问题,设计百分比系数简化计算,实现从分数阶次到整数阶次的转换而不影响控制效果,仿真验证控制策略的控制效果。（4）研究基于传感-执行模式的动态自适应切换阻抗控制原理。分析机器人阻抗控制策略对环境适应的动态物理特性,汲取自然界蚂蚁与环境共融的灵感,仿生其功能和行为特点,设计基于传感-执行模式的自适应切换混合控制策略来实现机器人在非结构化动态环境的柔顺交互控制。首先,设计类似蚂蚁触角功能的集成传感-执行操作为一体的无需力、位移等传感器的环境自传感探测装置,通过自传感电路和估计算法对环境特征参数进行在线识别;设计自适应信号分离算法弥补电路电桥测量方式所带来的测量精度不足的问题。其次,通过比较基于动力学和基于位置的阻抗控制对不同特性环境的适应性所产生的跟踪性能差异,设计混合阻抗控制策略;分析混合控制器在开关切换过程的稳定性,由此设计参数切换准则。最后,针对非结构化动态环境中刚度等参数非线性突变造成的接触超调问题,通过建立接触过程的能量耗散和转化模型,设计弹性缓和控制器在突变位置切换期望刚度以抑制这种极具破坏的接触超调行为,优化分析控制参数动态切换方式,保证参数切换时系统的稳定性。（5）实验研究机器人柔顺接触交互控制策略。构建基于现场工业总线和CODESYS运行时的具有可扩展功能模块和全开放特点的机器人运动控制系统,开展机器人与非结构化动态环境进行接触交互相关的实验研究。构建非结构化动态支撑环境,实验验证本文所提出的柔顺策略的有效性。