由于单臂的某些局限性已经不能达到人们对生产、生活自动化的预期,而双臂协作机器人具有更佳的灵活性及更优良的协调操作性等优势,能在繁琐的作业和变化多样的工作空间中脱颖而出,因而成为研究的热门。且双臂在协调操作时具有复杂的耦合约束关系,这使得协调控制成为双臂研究的重点。本文针对双臂协调操作过程中存在的碰撞、外部扰动致使轨迹跟踪精度低等问题,开展了对适用于双臂协作机器人的协调与避碰控制算法的研究。主要内容如下:把带有两个七自由度机械臂的Baxter机器人视作探究目标,选用D-H法来创建其运动学模型,并进行正、逆运动学分析,以确定双臂的位姿关系。采用MATLAB2016配备的Robotics Toolbox来执行仿真实验,对7-DOF机械臂的运行进行展示,证明理论运算的合理性及所建模型的准确性。针对双臂协作机器人操作过程中会出现自碰撞的缺陷,提出双臂避自碰方法。把双臂的操作看作避碰运动和末端轨迹跟踪两种形式;基于最小距离原则,引入两个可以实现运动形式转换的变量到双臂运动学逆解方程中,避免运动过程中因双臂状态变化产生的运动冲突而造成的误差。这种方法不仅可以实现双臂的无碰要求,还能保证系统按照期望轨迹运行。最后仿真实验验证了所提方法的有效性。针对外部干扰力影响双臂精度的问题,在阻抗控制的基础上,提出一种双臂紧协调控制算法。首先,对简单的阻抗控制进行介绍,结合协调操作时双臂的限制关系,构建双臂与夹持物体的联合动力学模型;其次,设计基于广义动量的扰动观测器,完成对机械臂的外部干涉力的观测,并将其与阻抗控制结合,设计紧协调操作的阻抗控制策略,确保双臂能够高精度地完成协调任务。机械臂在运动时会出现抖振,为了改善这种情况,提出一种模糊滑模控制方法,巧妙地利用模糊原理来趋近滑模控制中的切换增益,以此来获得连续平滑的增益曲线,进而控制机械臂速度的骤变,使抖振现象得以削弱,不仅保证系统的鲁棒性,还能增加机械臂的位置追踪精度。最后通过仿真实验验证了模糊滑模控制方法的可靠性。