随着机器人技术的发展和应用领域的不断扩大，要求机器人所完成的任务越来越复杂，精度越来越高。在工业自动化和柔性生产中，存在这样一些情况，比如，搬运较重和较大物体，跟踪给定的轨迹，并且保持物体某种姿态，在这种情况下，如果采用两个机器人协同搬运，则可能实现。机器人在自动化加工中应用最多的是机器人抛光，具有回转型自由曲面零件的抛光，靠单个机器人难以胜任，需要双机器人(机器人和机器人或变位机)协调操作才能完成。针对以上机器人应用中遇到的实际问题，本文在对双机器人协调运动规划及控制基本理论进行系统的总结和分析基础上，重点对双机器人紧耦合协调运动规划及控制，双机器人协调完成复杂曲面抛光任务运动规划等有关主要问题进行研究，主要完成了以下工作：双机器人紧协调运动规划时，为满足双机器人紧协调相对位姿约束，得出双机器人紧协调运动位姿误差模型，基于有界偏差关节路径规划法，给出一种双机器人紧协调运动规划方法，该方法将规划分为物体位姿运动规划和关节空间规划两步，物体位姿运动规划包括物体位置插补和物体姿态插补，采用四元数插补算法来解决两物体姿态插补问题。关节空间规划，通过增加设置点的过程来克服机器人正运动学非线性映射引起的偏差，从而满足双机器人在运动协调中所要求的位置姿态精度，完成两机器人紧协调路径规划。 文中给出了一种双/多机器人紧协调自适应控制方法，由物体的参考模型和期望的运动轨迹，可以得到机器人运动轨迹，通过测量物体和机器人实际运动轨迹和速度，可以对物体和机器人动力学参数进行自适应估计，所提出的方法不需要测量机器人与物体间的接触力，而且能实现对各个机器人的分散控制。文中同时给出一种无耦合内力动载抓取规划算法，该算法首先在物体空间规划出机器人动载分配系数，然后在关节空间确定各机器人各个关节输入力矩，仿真实例表明该算法简单易行。 给出了一种基于遗传算法双机器人运动轨迹优化方法，以最大加工速度即最小加工时间作为优化目标，在机器人运动学约束和动力学约束下，对于给定的跟踪轨迹，对两个机器人相对基坐标位置以及两个机器人的运动轨迹进行了优化，通过两个三自由度平面机器人协调加工仿真实验表明，采用双机器人协调加工，对双机器人运动轨迹进行优化，可以明显提高加工速度。 回转型自由曲面是一种特殊的自由曲面，对这类特殊零件的抛光，靠单个机器人难以完成。针对这一问题，提出采用双机器人协调操作来完成回转型自由曲面抛光加工方法，双机器人协调完成抛光加工时，首先需要确定物体坐标系中曲面的加工路径，然后通过双机器人协调条件确定两个机器人加工路径，最后生成两个机器人控制指令。本文给出两种抛光路径生成方法，一种是基于参数曲面的等距自适应研抛精加工路径规划方法，该方法能使刀具轨迹应尽量均匀分布在工件表面上。另一种是直接由CAD/CAM系统生成的刀位数据CL来规划抛光路径的方法，采用四元数插补(QI)算法对两相邻刀位点数据进行精插补和突变区域的刀轴矢量进行优化，实现两相邻刀位点间刀轴矢量连续平滑过渡。在离线情况下，通过后置处理将刀位数据转化为双机器人加工路径和运动控制指令，利用PC机、两台MotomanSV3工业机器人和XRC控制器等构建了双机器人抛光实验平台，并利用这一实验平台对有关理论进行了实验验证。 由于运动学建模和控制误差影响，在机器人抛光和双机器人紧协调操作过程中，纯位置控制可能使物体和机器人之间产生很大的接触力，造成机器人及系统的损坏。本文采用一种位置/力修正补偿控制的方法，将六维腕力传感器与机器人位置控制相结合，组成力控制系统，腕力误差信息则作为一种误差修正量迭加到机器人的位置控制环上，论文通过对机器人抛光和双机器人紧协调操作实验，验证了所给出控制方法的可行性和正确性。