中文摘要：

灵长类仿生机器人的 "悬臂运动仿生"综合了非线性控制、功能仿生等诸多具有挑战性的问题，它对于人类师法自然、探究未知具有重要意义。本项目通过对灵长类运动机理进行分析，将其分为二维悬摆、三维悬摆、悬臂飞跃等运动形态进行研究。将二维悬摆运动推广至一类欠驱动机械系统，抽象出动态伺服控制问题，并提出了基于能量和虚约束的系统化解决方案。通过在设计建造的基于dSPACE的Acrobot实物实验平台上实施了一系列二维悬摆实验，充分验证了动态伺服控制方法的有效性。针对三维仿生悬摆，通过分析灵长类动物手腕组成结构，得到双臂式灵长类仿生机器人最简动力学模型，在此基础上基于自抗扰控制理论结合动态伺服控制设计了三维悬臂运动仿生控制策略，通过比较证明自抗扰控制具有较强的鲁棒性。针对悬臂飞跃运动，基于角动量守恒原理，考虑双臂式悬臂运动仿生机器人进行悬臂飞跃时目标点的位置，规划系统的空中姿态及身体旋转。基于逆运动学分析方法，获得起飞时刻系统位姿，提出了基于分层滑模的起飞前悬摆姿态控制策略，仿真结果表明了所提方法的有效性。课题成功地、系统地给出了灵长类仿生机器人"悬臂运动"相关问题的解决方案，为后续研究打下坚实基础。