伴随着科学技术的不断发展,机器人的应用需求也越来越广泛。尤其是服务型机器人的发展,促使机器人的拟人特性越发重要。基于肩关节解剖学的相关理论,本文参考人体上臂构型特征搭建串并联结构形式的仿人体上臂机构。气动人工肌肉是一种新型气动元件,因具有与生物肌肉相似的特性,将其作为仿人体上臂机构的驱动器。通过分析气动人工肌肉的结构特性,搭建单根气动人工肌肉测试平台测试试验数据,并建立气动人工肌肉的数学模型。机械臂的轨迹跟踪控制作为机械臂的研究重点,要求各关节具有精确的轨迹跟踪性能,使得末端轨迹能按照期望轨迹进行运动。首先,从串联和并联的构型上对机构的的运动学进行分析,基于此再利用拉格朗日方程式建立肩胛骨和盂肱并联关节的动力学模型。由于此六自由度仿人体上臂机构的末端位姿空间具有强耦合性,在一定末端位置轨迹下利用遗传算法(GA)进行仿人体上臂关节空间的平滑轨迹规划。其次,通过PD控制器和计算力矩法分别对肩胛骨和盂肱关节进行定点和轨迹跟踪运动。针对内回路定参数的计算力矩法适应性不强的特性,将模糊算法与计算力矩法相结合,设计模糊力矩控制器,既降低了轨迹跟踪误差,也提高了控制器的自适应性。实际情况下,考虑到干扰及不确定性因素的存在,基于计算力矩法提出滑模变结构控制器,虽然不可避免的存在一些抖振,但控制精度更高,响应速度更快。最后,搭建仿人体上臂试验系统,通过模糊力矩控制算法和滑模控制算法对实体样机的的控制试验,均取得不错的控制效果。