本文以单自由度转动关节连接的双臂机器人为研究对象,针对其运动学、操作性能及其优化过程进行研究。本文参考导师的研究思路,首先利用多体系统理论,推导出由单自由度转动关节构成的单臂机器人的运动学递推方程,讨论了其运动学正问题、反问题以及雅克比矩阵的求解,在此基础之上,建立了由单自由度转动关节构成的双臂机器人协调运动的位姿约束方程、速度约束方程和加速度约束方程,解决双臂机器人操作工件协调运动的运动学正、反问题。其次,在比较分析机器人可操作度的研究的基础上,定义了机器人速度、力方向可操作度,在已知机器人操作位姿的条件下,以速度、力方向可操作度作为性能指标,度量机器人沿不同方向运动的速度、力的传递能力,并结合算例讨论平面单、双臂机器人在传速和传力性能方面的不同,理论及仿真算例表明,单、双臂机器人对操作空间的同一点处,当力传递能力强时,速度传递能力弱,双臂机器人传力能力强于单臂机器人,速度传递能力弱于单臂机器人,对操作空间不同点处,无论单、双臂机器人,其传力、传速性能均不相同。再次,利用机器人运动学逆解融合性能指标的特性,在双臂机器人运动学逆解的基础上,建立了速度、力方向可操作度指标为优化性能指标的双臂机器人关节轨迹规划方法,利用Matlab进行算例仿真,得到平面双臂冗余机器人关节位移、速度及其操作位形,理论分析和算例仿真表明,该轨迹规划方法可使双臂机器人的速度、力的传递性能迅速提高,且双臂位置的跟踪误差较小。最后,对全文的研究工作做了一个总结,指出了本文完成的工作和不足之处,对今后的继续研究提出了一些建议。