机器人操作安全性对降低人员与设备损伤以及未来人机协作方向发展有着重要意义,而工业场景中的安全性主要是对碰撞的检测与处理。本文为实现对外力碰撞的检测,通过对比不同组成形式的机器人外力测量原理,确立了以对比动力学模型与实际运行时的力矩变化进行外力评估的检测主线方法。在此基础上对包含有工作负载在内的机器人采用了惯性与摩擦模型分离测量的间接策略,通过分别设计提高参数检测灵敏度的专项激励轨迹实现对模型参数的精确获取进而提高外力评估品质。而模型构建方法与数据量不足等局限性还是引发模型误差问题,降低外力评估水平,本文针对上述问题设计了力矩误差驱动的动力学参数修正方法,该法可借助运行时误差数据及时对模型参数进行修正,提升动力学模型适应能力并辅助提升碰撞检测精度。针对动力学建模误差引起的估计力矩偏移问题,本文基于正常运行机器人实际状态设计动态阈值方案与滑动窗口判定法避免速度换向与模型误差等问题导致的误判情况,提高碰撞判定精度与准确度。为实现提升机器人操作安全性的同时避免对工作状态造成较大影响的目的,以力矩增长率为主设计特征判定方法对常规控制与外力引导等模式进行碰撞特征识别,并在此基础上设计控制状态流转的处理策略和基于导纳思想的柔顺与零力控制方法来提高机器人在安全性处理方面的灵活性。为验证本文方案的有效性,搭建了二轴机器人验证平台,并通过施行激励轨迹实验进行机器人模型参数测量以保证外力评估精度;基于测量模型开展碰撞检测与控制状态流转实验,验证了本文提出的碰撞检测算法与处理策略的可行性。