本文针对冗余度机器人发生锁死故障类型进行了研究，对其故障时刻和故障后的同步容错轨迹规划问题进行了深入、系统的分析，此外还对两机器人的协调操作问题进行了初步仿真研究。首先，通过对以往文献的分析，指出机器人发生故障后被锁定作为一种简单可靠的方式，越来越受到国内外众多学者的关注。在对冗余度机器人运动学优化基础理论探讨的基础上，结合发生锁定故障时冗余度机器人的运动特性，确定了冗余度机器人的优化性能指标——退化可操作度。随后对冗余度机器人的优化算法及其优化能力和有关的参数进行了分析。其次，通过将退化可操作度分解为臂长和转角两种指标，赋予退化可操作度新的物理解释，进而提出反映容错空间和末端轨迹相对位置的中心度指标。采用退化可操作度和中心度指标来规划机械臂末端轨迹，能保证冗余度机械臂在发生故障时刻具有较高的操作能力；由于预先将末端轨迹置于相应容错空间的中心，不仅保证发生锁定故障后能继续完成后续的操作任务，还能保证退化后的非冗余度机械臂在完成后续操作任务的过程中，始终保持较高的操作能力。本论文采用平面3R和空间4R冗余度机械臂进行了仿真研究，证明了末端运动和关节运动同步容错轨迹规划的合理可行性。在仿真研究结果的基础上，对退化可操作度和中心度指标的联系和区别进行了更深入的分析、探讨。最后，对两机械臂协调操作的运动学容错规划进行了研究。建立了冗余度机械臂协调操作的数学模型，利用该模型对两机器人抓持同一刚性物体进行了仿真研究。结果表明，在两机械臂协调操作的容错运动规划时应尽量采用多关节性能指标，而避免采用单关节性能指标，这一点是双臂容错与单臂容错的本质不同。