在医疗康复与美容护理等人机交互作业场景中，机器人需在人体肌肤表面维持稳定的接触法向姿态。人体柔性曲面轮廓由于个体和作业区域差异性、作业过程体位变化和实时形变等诸多不确定性限制机器人姿态跟踪性能。针对该问题，在人机力与运动交互作业系统上建立多个辅助坐标系，描述和分析交互过程中运动以及力与力矩关系，并构建坐标系间的变换矩阵。融合弹性力学赫兹接触原理和生物力学黏着摩擦力模型，研究一种面向刚性球形末端执行器与软组织接触运动下的基于六维力信息的法向量关系模型，模型实时求解获取当前法向姿态。为确保获取六维力信息的准确性，采用了二次重力补偿与周期误差力矩补偿双重补偿机制。研究成果通过力传感器信息实现未知人体软组织曲面的机器人法向姿态跟踪方法，在人脸模型上从眉心经鼻梁至鼻尖轨迹的法向姿态控制实验中，协同法向力柔顺控制的阻抗算法，法向姿态控制偏差范围为1.12°-3.2°，验证了控制方法的有效性，提升了机器人在非结构化人体作业环境中的自适应性。