随着世界各国对太空开发的不断深入,空间结构的大型化是未来航天事业发展的主要趋势。然而受到运载火箭整流罩尺寸的限制,这类大型空间结构需要由模块化的桁架在轨装配而成。双臂机器人具备操作能力强、作业范围大和装配稳定的优点被广泛应用于在轨装配领域。在装配过程中双臂机器人不可避免地需要完成大量对准和旋拧操作。对准操作中,传统伺服控制是在对模型精确标定基础上实现的,而在轨标定耗时、耗力、难度高,且受到空间恶劣环境的影响,已标定结果也会发生退化,造成对准精度差。旋拧操作中,机器人会与桁架结构发生直接的物理接触,接触力可能引起桁架的抖动或变形,导致装配操作失败。因此,针对双臂机器人对准和旋拧操作,开展协调装配柔顺控制方法的研究,对在轨装配技术的发展有着重要的理论意义及实际应用价值。本文瞄准在轨装配中的伺服对准和柔顺旋拧问题,开展空间双臂机器人协调装配柔顺控制方法研究,具体包括无标定视觉伺服对准控制方法、基于扭矩-转角法的双臂机器人协调旋拧柔顺控制和基于力反馈的旋拧位姿调整策略研究。首先,针对在轨装配过程中的对准问题,研究无标定视觉伺服对准控制方法。分析推导图像特征空间与机器人关节空间之间的映射关系,建立无标定视觉伺服系统模型。通过利用卡尔曼滤波方法完成对视觉伺服系统模型的在线辨识。在设计目标特征深度估计器的基础上,引入滑模控制方法实现对机器人运动状态的控制,解决负载惯性参数不定导致对准精度低的问题,使系统能够在复杂太空环境下精确的实现桁架的对准装配。其次,针对在轨装配过程中的旋拧问题,研究空间双臂机器人协调旋拧柔顺控制方法。分析旋拧装配过程中旋转角度、拧紧力矩与预紧力三者之间的关系,确定柔顺旋拧各个阶段主臂的控制输入。建立双臂机器人协调操作约束关系模型,在此基础上确定从臂的控制输入。设计空间双臂机器人协调旋拧力/位混合控制算法,通过对不同阶段拧紧力矩和转角的控制,实现装配过程中预紧力的稳定跟踪,提高所搭建桁架的工作性能。针对机器人系统参数不确定的情况,设计空间双臂机器人自适应柔顺控制算法,补偿由于系统参数误差引起的控制误差,保证旋拧装配在系统参数不确定情况下的控制精度。然后,针对旋拧过程中存在的振动、轴线错位和卡阻问题,研究基于力反馈的旋拧位姿调整策略。对旋拧过程中桁架与对应接口的接触状态进行建模,分析两者之间的约束关系,并在此基础上提出柔顺旋拧装配位姿调整方法。构建柔性桁架结构的简化模型并对其进行模态分析,利用ADAMS软件对位姿调整策略进行振动特性分析,得到振动最小化的位姿调整策略。在保证振动最小化的基础上有效解决旋拧过程中的卡阻问题,保证桁架与接口轴线的平行度。最后,针对空间双臂机器人协调装配柔顺控制方法开展实验研究。改造地面仿真实验平台,分别设计无标定视觉伺服对准实验和双臂协调旋拧柔顺控制实验。对实验采集的数据进行对比分析以验证所提出的相关算法的有效性与实用性。