随着制造业工艺流程的日益复杂化和产业链的逐步自动化,单机器人所表现出的能力已经不足以胜任当前更加多样化的生产环境和作业任务,例如在协同搬运、无夹具焊接等作业中,单机器人表现出了较大的局限性。而随着计算机学科、现代控制理论、机器人学等学科的交叉发展,机器人技术迈上了一个新的台阶,机器人的研究方向也逐渐从单机器人的单一性应用转向多机器人的协作协调作业。本文针对多机器人协作焊接系统展开了深入的研究,所涉及的内容包括：多机器人协作焊接任务规划、多机器人基座标系标定方法、多机器人运动学协调焊接轨迹规划。具体研究内容如下。针对多机器人系统,本文采用自顶而下的方法,构建了一套能够适应复杂任务分配和规划的分层混合式结构,将多机器人系统划分为协作层、协调层和执行层三个层次。其中,协作层负责的是高层的组织与运行机制问题,协调层负责机器人间动作的协调—致,执行层负责具体动作的执行。针对协作层多机器人半协调焊接中的焊接任务规划问题,本文通过分析多机器人在同时焊接多个具有复杂空间关系的焊缝时的工艺要求、机器人可达性等生产约束,以任务分配的均衡性、焊接时间代价等为混合优化目标,建立了机器人协作焊接任务规划的一般性模型,并在此基础上以双机器人为例,提出了一种具有多染色体结构的遗传算法用于最优工序的生成。针对多机器人系统的标定问题,本文通过为具有协调关系的多机器人建立闭合运动链,提出了一种多机器人基座标系标定的方法。首先将标定问题建模为最小二乘问题,然后为机器人安装标定指,并通过机器人“握手”的物理实验采集样本点,最后采用ICP算法对样本点进行运算,从而得到基座标系间变换关系的解析解。由于无需借助昂贵的精密仪器、操作方便,该方法能够大大降低生产成本,节省生产时间。针对协调层多机器人焊接中的运动学协调轨迹规划问题,本文在为机器人建立运动闭合链的基础上,分别建立了主从式机器人紧耦合协调和松耦合协调的模型,并在此基础上针对板板焊接、管板焊接、管管焊接三种典型的焊接情况进行了分析和仿真,证明了所建立模型的正确性。