随着现代工业的发展和科学技术的进步,单臂机器人受制于环境,很多工作难以完成,在此情况下,双臂机器人应运而生。随着智能制造的要求越来越高,高端装配和复杂加工作业任务需要两机械臂协调完成,为了解决双臂协调的技术问题,仿人双臂机器人协调运动的研究日益增多。双臂机器人动力学建模是研究双臂协调运动的关键所在,难点在于同一系统中建立两机械臂之间联系。目前,双臂协调动力学模型局限于闭环约束关系的闭链系统,缺少两臂末端相对力的模型。本文提出采用相对动力学模型的概念,基于相对雅可比矩阵,结合虚功原理推导两机械臂末端相对力表达式,完成相对动力学系统建模,并基于建立的双臂相对动力学模型进行力/位混合协调控制。主要内容如下:首先,双臂机器人运动学建模及相对雅可比矩阵求解研究。基于D-H参数法,在同一运动惯性坐标系下建立空间六自由度双臂机器人运动学模型,求解各连杆之间的广义变换矩阵。分析雅可比矩阵求解方法的优缺点,提出矢量解析法求解角速度雅可比矩阵,该方法化抽象为具象,极大简化计算。并基于平移和旋转坐标变换推导了双臂机器人末端相对速度与关节速度的线性映射关系,从而得到相对雅可比矩阵。其次,双臂机器人相对动力学建模。基于拉格朗日方程求解两机械臂关节运动参数与关节力矩的矩阵方程,建立双臂动力学模型。然后利用相对雅可比矩阵,结合虚功原理,推导两机械臂末端相对力与关节力矩的关系,从而得到相对动力学模型,该模型建立了两机械臂关节运动参数与末端相对力之间联系。再次,双臂机器人力/位混合协调控制研究。基于力/位混合控制算法,利用速度控制弥补位置控制系统中雅可比矩阵求解机械臂关节空间位置偏差不准确的不足。然后将双臂末端相对力引入力控制系统,通过控制关节输出力矩来控制两机械臂末端相对力。为保证建立的控制系统能稳定运行,利用二次型函数构造正定李雅普诺夫方程,求导结果证明了双臂协调控制系统的稳定性。最后,基于双臂相对动力学模型的仿真与实验。选定安川双臂机器人SDA10F为实验研究对象,设计运动轨迹路线,确定关节运动参数。结合实际双臂的结构数据,在Matlab2014软件环境中进行仿真,求得两机械臂末端相对力仿真曲线。将仿真结果与实验过程中的采集数据进行比较,得到双臂末端相对力和力矩的变化趋势和范围是一致的,验证了双臂机器人相对动力学模型的正确性。