传统的建筑施工作业方式正逐渐被一些高新技术所颠覆,全球正迎来一次智能建造的热潮。机器人及智能化施工装备是推进建筑工业化的重要手段,在建筑构件制造、装配等施工工艺中有着迫切的需求。建筑构件尺寸大、重量大、复杂异形,作业环境复杂,常见的工业机器人通常不能满足工程要求。已有的建筑装饰面板装配、建筑结构打印等典型工艺的机器人,尚需攻克一些共性关键技术。利用机器人技术进行安全、高效、精确的施工作业已成为世界各国的关注热点。在中大型建筑板材安装工艺、大载荷机器人构型设计等方面的研究基础上,开发出能够适应玻璃幕墙、大型建筑隔断和门窗等多种工艺作业需求的建筑板材安装机器人系统。在保证操作人员及设备本身的施工安全及机器人的复杂现场环境适应性的基础上,最终实现不同现场不同工艺下的示范应用。本文在国家重点研发计划“约束空间下中大型板材安装双臂作业机器人协作技术”项目的支持下,开展了双臂建筑机器人的研制工作。首先,从传统的幕墙安装工艺和建筑施工特点入手,并参考重载码垛机器人的构型特点,分析出板材安装机器人的总体构型。确定了机械臂是由负载能力较大的平行四边形机构和灵活度较高腕部机构共同组成。考虑到工作环境和操作对象的不同,可以选择不同的工作模式或末端抓取工具,以适应复杂多变的施工环境。然后以旋量理论为基础对机械臂进行正运动学分析,基于雅可比矩阵绘制了全局可操作性分布图谱。求解了机器人的工作空间和协作工作空间,采用一种新的求解方法对双臂末端执行器不同抓取点下的灵巧性规律展开研究。其次,根据刚度折算方法计算出关节轴、连杆等结构件的等效刚度,基于简化后的柔性模型对机械臂的刚度性能进行计算分析,得出三个坐标轴方向上的刚度分布情况。再利用有限元分析方法对折算出结果进行仿真验证,结果验证了刚度折算方法的正确性。最后利用拓扑优化方法对机器人的关键零部件进行了轻量化设计。使用激光跟踪测量仪与测力仪等高精度测量设备,设计并完成了关节刚度辨识实验,通过对实验数据的处理,获取了机器人静刚度参数即关节刚度值,并用额外的两组数据对机器人末端受力时的变形情况作出了预测,经过与实际变形进行对比发现能够较好地吻合,从而验证了所辨识出的静刚度参数即关节刚度值的有效性与准确性。