双臂机器人不仅能够代替人类进行繁琐重复的操作,同时,也能在恶劣危险环境下可以进行复杂的协作,成为当下机器人的研究热点。从目前发展趋势来看,高集成度模块化关节的设计与运动控制,是双臂机器人研究的关键所在。论文针对一种模块化双臂协作机器人,分别从高集成度模块化关节结构设计、机械臂误差来源分析及建模、冗余运动学和动力学建模以及关节伺服位置控制等几方面开展研究工作。论文的主要研究内容和成果如下：(1)冗余自由度机械臂结构设计。深入研究了人手臂关节结构特点及冗余特性,设计了冗余自由度的模块化叠加的多关节手臂,每个关节集电机、谐波减速器、绝对值编码器、安全抱闸、驱动器、控制器等于一体；详细介绍了其结构设计、零部件选型和电气元件布置安装；并进行了关节样机研制。(2)机械臂误差来源分析与建模。分别就机械臂主要误差来源：设计误差、零件配合公差、加工装配误差进行了分析,对关节误差及误差传递进行了深入的研究。在此基础之上,进一步研究机械臂结构误差,该部分的分析计算为机械臂设计和反馈系统设计提供了理论数据。(3)冗余运动学、动力学建模和仿真分析。建立了冗余自由度机械臂运动学模型,对运动学的正解和逆解进行计算；研究了冗余度对机械臂回避奇异、灵活性、优化主运动任务下的辅助操作指标等的影响。建立了单关节和整个机械臂的动力学模型,分析了各个关节的受力及驱动力矩,并结合Adams软件得到了仿真数据,然后对关节内电机、减速器等关键零部件进行选型。(4)双臂协调操作运动控制。对机械臂末端轨迹规划作数学分析,运用三角函数插值法对机械臂做轨迹规划；分析双臂协调操作的约束关系,结合自身机械臂运动特点和控制要求选择主从式力位混合控制,依据整体控制结构原理图进一步分析机械臂运动,从而实现双臂协调操作。(5)最后,对研制出的模块化关节进行重复定位精度测试,结果表明,研制的四种关节,满足了实际装配对双臂协作机器人灵活性和操作精度的要求。