随着近年来装备制造等行业的快速发展,对机器人实现精密装配的需求愈来愈大,传统的非冗余自由度工业机械臂存在无法避开空间奇异点、难以避障等局限而无法满足此类生产的要求,经常导致装配失败甚至损坏装配部件。为了拓展机械臂的应用领域,本文自主研发了一款具有冗余自由度的双臂协作机器人,机器人末端执行器可以保证位姿不变而同时具备空间避障、避奇异点、避关节极限等特点,具有极强的操作能力及开放性,可以适应市场和技术需求的变化。首先,对课题研究背景以及双臂机器人国内外研究现状等进行了阐述,分析了目前国内外双臂机器人的主要研究动态与进展,以及国内外双臂机器人控制策略的研究现状。其次,进行了双臂机器人建模分析,并基于D-H方法等,建立了双臂机器人的运动学与动力学模型、提出了一种基于能量最优法则进行逆解寻解的算法;最后仿真计算了双臂机器人的工作空间,并基于此设计了轴孔装配模型,完成了多种空间下的轨迹规划等。第三,进行了双臂机器人控制系统分析与设计,提出了一种双臂机器人层次化控制策略,将双臂机器人自动化控制系统分为会话层、决策层与物理层,并基于此规划了双臂机器人的控制流程,完成了双臂机器人控制系统总体设计;同时对双臂机器人传感器系统进行了阐述,并基于高速总线三层控制架构搭建了多层次的通信结构,在方法应用上具有一定的创新性。第四,完成了双臂机器人软件系统设计与分析,同时将控制过程中的任务进行实时性与非实时性划分,完成了 RTAI实时核的加载,并分别在RTAI实时域和Linux非实时域下调用,创新性地提出了基于RTAI实时核的Linux多线程开发环境的双臂机器人轨迹规划方法以及双臂机器人数据收发双定时策略等。并基于此完成了双臂机器人实时多线程的创建与退出程序设计、基于Modbus-TCP协议的Socket网络通信程序设计以及基于CANopen协议的CAN总线网络通信程序设计等;完成了基于神经网络的双臂机器人轴孔装配方法研究,并进行了相关的仿真与实验。最后,设计了双臂协调操作装配生产线的作业流程以及灯具装配的两个模块,对双臂协调灯具装配任务进行了流程规划;完成了双臂机器人灯具装配生产线硬件控制平台的搭建,构建了标准化测试平台和测试方法,检测了双臂机器人量产过程中的定位精度、重复精度、可靠性等性能,并基于此完成了双臂机器人负载抓取实验、手眼标定实验以及双臂协调轴孔装配实验设计、结果与分析等。