随着机器人产业技术的迅速发展,越来越多的领域引入机器人代替人类工作,机器人运动学、动力学、轨迹规划与控制方法等成为现在世界各国的热点研究问题。柔性臂可以满足更多的工作要求并且能够适应更为复杂的工作环境,所以被更多地用在航天领域与精密工业机器人等领域。柔性臂质量轻负载大,可以更好地完成空间任务,柔性会带来振动,所以机械臂的柔性不能忽略,在太空环境中,重力影响十分微小、阻尼也几乎没有的情况下,一旦产生振动变形,很难自行停止下来,大大影响了工作精准度,甚至引发安全问题。所以,对柔性臂进行振动特性分析,规划合理轨迹与轨迹跟踪研究是很有必要的。机械臂由臂杆与关节组成,为了更好地完成任务,需要引入柔性结构,无论是臂杆的柔性还是关节的柔性均会造成振动变形,大大地影响了定位精度。本文以两连杆柔性臂为主要研究对象,以提高振动抑制效果与跟踪能力为研究目的,仿真与理论分析相结合,从运动学、动力学及振动特性分析、轨迹规划、控制方法等方面进行以下方面的研究:（1）根据不同工作任务的需要,柔性臂主要分为三种构型,本文利用拉格朗日法对三种构型的柔性臂动力学模型进行了详细的求解。将解析法与仿真结合对柔性臂振动特性进行了详细的分析。先通过解析法进行计算,然后在施加变驱动力情况下改变柔性关节刚度系数,通过仿真得出随着关节柔性刚度不断增大,关节角度与臂杆角度差值越来越小,关节柔性的影响越来越小。材料杨氏模量决定臂杆柔性,杨氏模量越大表明臂杆柔性越强,取臂杆中点处变形作为研究对象,通过仿真表明,随着臂杆柔性的增强,臂杆的振动变形也随之增大。（2）根据振动特性分析的结果,结合曲线规划的方法,对柔性臂杆进行振动抑制研究,首先是将梯形曲线与三角函数曲线的优点相结合,构造出正弦-梯形基函数曲线,通过改变时间参数与峰值参数可实现对基函数曲线的调节。然后在多项式插值函数的基础上进行改进,将多项式插值与正弦-梯形基函数相结合,将多项式中的各项系数分别作为基函数的系数,将多组基函数进行叠加,得到峰值不高且平滑连续的叠加曲线,将叠加曲线作为柔性臂的角加速度规划曲线,通过仿真验证振动抑制效果,并且与同条件下的五次多项式规划仿真结果进行对比。仿真结果表明,角加速度经过规划后柔性臂杆的弹性振动大幅度减小,且相较于多项式插值规划,臂杆振动抑制效果更好。（3）柔性机械臂系统中控制状态量较多,为欠驱动系统,针对这个特点,在进行轨迹跟踪研究时,本文选择采用反演控制策略,首先通过动力学模型推导出两连杆机械臂系统的状态方程,该系统含4个状态量,然后设计4个中间虚拟控制量,根据李亚普诺夫标量函数层层反推,得到反演控制律,计算稳定性。以两连杆柔性臂为研究对象进行仿真研究,施加外部干扰,对两种不同类型的曲线进行跟踪,分别是变化平缓的正弦曲线与变化较快的多项式曲线,观察轨迹跟踪的精度与速度,结果表明,施加反演控制策略后,对两种曲线的跟踪精度与跟踪速度效果较好,表明了反演控制策略对柔性臂系统的有效性。本文的研究内容可以为柔性臂动力学建模、抑振规划、跟踪控制提供一定的理论依据与技术支持,对于柔性臂的使用与研究具有重要的现实意义。