随着科技的日益发展,人们对机器人的需求也越来越多,传统工业机器人已经无法满足各种负载灵活的应用场景,取而代之的是协作机器人,串联弹性执行器（SEA,Series Elastic Actuator）作为新一代柔性驱动单元被广泛地应用于各类协作机器人的关节中。SEA由于弹性元件的加入使得其控制相比于传统的机器人关节更加的复杂,且现阶段的SEA控制研究大多数处于起步阶段,其实际所使用硬件仍然具有较高的成本以及较大的体积和质量。本文针对SEA在人机协作机器人,康复机械外骨骼的实际使用场景,以及目前国内外关于SEA研究和工程应用的不足,以高集成度的驱控一体化SEA关节为实物,对SEA的驱控问题进行研究,其目的是为了在硬件限制条件下提升SEA的力矩密度和控制精度从而使SEA能够推广应用。本文的研究内容和贡献包括以下几部分:1.基于绕组温度估计和多段温度截止曲线的电机绕组温度保护策略研究:在SEA关节内部空间有限的情况下,使用热力学模型估计绕组温度代替物理上的绕组温度传感器,同时考虑保护发生时的系统输入限幅问题,基于绕组温度估计和多段温度截止曲线的方法设计了绕组温度保护策略,使得SEA关节的峰值扭矩得到了一定的提升。2.基于径向基函数（RBF,Radial Basis Function）神经网络和环境解耦的电压源SEA力矩控制器设计:设计了基于电机电压输入的力矩控制算法,基于反馈控制不依赖于对象的属性和RBF力矩前馈控制的快速性和准确性,并通过电机速度补偿的方式来抵消掉环境耦合的影响,降低了控制器对硬件的依赖性同时提升了力矩控制器的控制性能。3.基于多项式过渡与前馈的自抗扰串级SEA位置控制器设计:基于自抗扰控制不依赖模型的优点,使用力矩做内环控制器,结合SEA动力学模型的结构将系统扰动分为已知和未知,将已知扰动通过多项式规划产生的各个阶次的指令信息前馈补偿,未知扰动使用扩张状态观测器进行估计并补偿,在不增大观测器增益和带宽的同时提升了位置控制器的性能。