在关节中加入柔性是未来机械臂发展的大势所趋。特别是大柔性关节机械臂更是具有无可比拟的优势，其特点是安全性强，可以通过关节变形精确测力，力控制平稳精确，抗冲击能力强，具有储能能力，柔顺能力突出。但是关节的大柔性使得整个机械臂系统成为典型欠驱动系统，并大大增强了各自由度之间的耦合，给这类系统的控制问题带来严峻挑战。力源串联弹性驱动器(FS-SEA)是实现大柔性关节的一种有效方案，在相关领域的研究工作中经常被采用。但是，对于基于FS-SEA的大柔性关节机械臂的研究却十分少见。特别是对其控制方法的系统性研究未见文献报道。本文以FS-SEA大柔性关节机械臂为研究对象，对其控制方法中涉及的一系列关键性问题开展研究。　　首先研究了n关节串联机械臂的运动学模型以及机械臂的运动规划方法。对于冗余的n关节串联机械臂的运动学逆解，提出了几何求解遍历搜索、带有变放大系数的梯度投影校正法两种解决方案。对于机械臂的运动规划，提出采用5次多项式插值法规划机械臂的行程-时间函数曲线。　　之后基于空间算子代数法，针对利用谐波减速的FS-SEA大柔性关节机械臂，提出了一种新的转子分离动力学建模方法。通过对柔性关节进行转子分离的特殊建模处理，使得柔性关节处的物理过程首次被明确地表达。转子分离模型也因其更加细致的建模而具有更准确的计算结果。　　然后对FS-SEA大柔性关节机械臂的自由空间运动控制方法开展了研究。提出了一种改进的反馈计算力矩控制方法，在传统方法的基础上加入了自适应补偿项和对于加速度指令的低通滤波环节，分别改善了柔性机械臂系统对于参数误差和外部冲击的鲁棒性。由于FS-SEA大柔性关节机械臂各自由度之间的耦合性非常强，本文又提出了一种新的基于多输入多输出(MIMO)系统的解耦控制方法。选择大柔性关节机械臂的关节输出角度和柔性机构的变形角度作为系统的状态量，并在解耦空间设计了新的反馈控制律，使提出的解耦控制方法实现了很高的轨迹跟踪精度和非常强的抗扰动能力。　　最后对FS-SEA大柔性关节机械臂的力控制相关问题进行了研究。研究了柔性关节机械臂的外力检测方法，以及外力补偿方法。基于外力补偿方法，提出了FS-SEA大柔性关节机械臂的两种柔顺控制方法:基于重力补偿的柔顺控制方法，以及基于阻抗在线设计的柔顺控制方法;能够实现所设计的机械臂刚度，并能够很好地实现机械臂碰撞固定障碍物时的柔顺动作。在外力实时检测的基础上，提出了大柔性关节机械臂的力跟随控制方法，使得机械臂末端能够对所施加的外力做跟随动作，实现人机协作。　　在实验部分，介绍了FS-SEA大柔性关节机械臂实验平台的搭建情况及实验平台的各项参数。在实验平台上进行了一系列实验，包括FS-SEA大柔性关节机械臂自由空间运动控制实验、柔顺控制实验、跟随控制实验。用实验验证了本文提出的各种理论方法的正确性和有效性。　　本文的研究工作丰富了柔性机械臂系统的研究内容，填补了FS-SEA大柔性关节机械臂控制方法研究的空白，为后续的研究提供了坚实的理论基础以及技术上的可借鉴之处。