多机器人协同是完成复杂作业的重要手段,成为近年来的研究热点。然而当前考虑多为松耦合场景,即每台机械臂依据设定的时间序列独立完成各自的工作,并未考虑其他机械臂的运动情况,难以保证整体工作效率和执行效果。为有效提高复杂作业任务的作业性能,需要将多台机械臂作为一个紧耦合系统考虑,实现实时交互和智能协同。基于此,本文开展了多臂紧耦合系统的运动学建模、协同柔顺控制方法的研究,并研制轻型协作机械臂、建立实验平台,开展典型作业任务的实验验证。结合实际任务场景建立了多臂操作同一目标时形成的紧耦合系统的运动学及操作力模型,并针对典型打磨作业任务提出了一种协同作业轨迹规划方法。以世界坐标系为参考,推导了多臂紧耦合系统与各个单臂之间的关系,采用最小范数法将工件的期望力分配到对应机械臂。进一步地,分析打磨作业的工艺特点,基于此规划多臂协同运动轨迹,包括起始段、工艺段、返回段,实现了多臂规划与工艺规划相互独立。为实现环境参数未知条件下的恒力跟踪,提出一种积分自适应导纳控制方法。将控制律表示为三阶线性系统方程、作业环境等效为弹簧模型,推导了控制误差传递函数,进一步分析了阶跃响应下的控制性能,仿真结果表明了所提出的积分自适应导纳控制方法比传统方法具有更好的性能,不存在稳态误差,克服了非线性离散补偿带来的难题,可方便在频域进行分析,实现参数优化并提高计算精度。进一步地,将所提出的协同轨迹规划和柔顺控制方法编写为软件,并开发了基于ROS的多臂协同控制系统,具备Ether CAT、CANopen、TCP\IP通讯兼容能力,并能同时控制3台机械臂。通过上下位机分离,实现了上位机通用性,可以在实物与Gazebo仿真平台之间任意切换,实现了仿真与实物控制“零”迁移工作量。软件采用Py Qt编写了可视化界面,实现可视化操作,数据实时显示等功能,同时在Gazebo中搭建三臂物理仿真环境,实现了物理仿真和虚拟显示功能。最后,研制了一台轻型协作机械臂并建立了三臂协作实验系统,开展了关键算法验证和多臂协同模拟打磨实验。所验证的机械臂自重9.23kg,负载2kg,采用Ether CAT通讯协议,与采用TCP\IP通讯的UR5机械臂和自制的CANopen通讯协议的机械臂,组成了具有三种通讯协议的三臂实验场景,分别完成等效刚度测评实验,积分自适应导纳控制实验、双臂搬运实验,三臂协同模拟打磨实验。实验表明了多臂紧耦合系统模型、多臂规划算法、积分自适应导纳控制方法的有效性。