随着社会的发展,人类通过穿戴外骨骼的方式提升身体极限、训练受伤肢体、助力辅助行走并将其引申到了远程遥控操作中。因此在航空航天背景下,人类通过主端外骨骼人机交互接口设备遥控从端机器人进行任务操作,既能将操作者上肢的运动学参数传递给从端机器人,又能将从端机器人所处环境信息反馈给操作者,使操作者具有良好的沉浸感和临场感。故本文针对当前遥操作研究中上肢外骨骼刚度大、重量重、集成性差和与人协同运动控制困难等问题,进行了上肢外骨骼机器人设计及控制技术研究。针对外骨骼在遥操作领域的特殊设计需求,首先开展人体上肢人因工效学研究,以明确外骨骼的设计指标。并在此基础上进行了I～IV型外骨骼的构型设计,通过力矩计算、干涉检验和肩部工作空间仿真分析,综合对比得到较优的7DOF外骨骼构型。该构型具备工作空间大、佩戴安全性好和与人协同相容性高的优点。此外,通过外骨骼整体运动学仿真验证了构型设计的正确性及运动学算法的稳定性,并优化蒙特卡洛随机算法求解外骨骼机器人的工作空间。最后,通过有限元仿真优化硬件设计,以此完成面向遥操作的主端上肢外骨骼机器人整体结构设计。由于装配误差和关节耦合的存在使得外骨骼机器人难以获得真实准确的动力学参数,因此本文在考虑机构摩擦力和关节柔性的基础上,通过牛顿欧拉迭代法完成上肢外骨骼机器人动力学建模并线性化。随后进行上肢外骨骼动力学参数辨识流程设计,采用递推最小二乘法与最优傅里叶激励轨迹优化参数辨识结果,并通过外骨骼可视化模型仿真得到相应运动和力矩信息以获得准确的动力学参数。针对外骨骼在遥操作领域的人机控制需求,首先进行外骨骼控制策略研究以达成外骨骼和人体上肢的无阻碍跟随运动。接着采用基于关节力矩的控制方法并通过实物系统仿真,得到反馈和前馈动力学补偿协同控制方法能够很好地实现位置跟随。此外考虑到实际情况下,外骨骼和人体除了有位置的跟踪之外还会产生力的交互,因此采用阻抗控制器优化控制方法,分析阻抗参数和接触刚度对实时跟随效果的影响。最后通过7DOF外骨骼仿真实验验证了基于力的阻抗控制方法能够和人体上肢完成精确力和运动的交互。为验证上述理论与仿真的正确性,搭建外骨骼实物系统。首先通过外骨骼各关节与人协同运动实验验证了机构设计的正确性。接着通过单执行器实验探究动力学模型和激励轨迹对参数辨识精度的影响。最后进行外骨骼相对人体上肢跟随实验,得到基于阻抗控制方法的外骨骼能够与人体上肢柔顺的跟随。由此本文完成了面向遥操作领域的主端上肢外骨骼机器人设计及控制技术研究。