随着“中国制造2025”的提出与推进,国内的机器人技术得到迅速发展,其中,服务机器人的双臂逐渐成为研究的热点,并受到广泛的关注。在现实应用中,双臂机器人的运动学、协作空间、协调操作和无碰撞轨迹规划研究都十分重要,其中双臂的无碰撞轨迹规划问题更是一个拥有挑战性的课题。本研究主要针对服务机器人双臂的运动学、协作空间、协调操作和无碰撞轨迹规划问题进行了深入的研究,并通过仿真实验对所提出的算法进行了验证。论文主体内容包括:服务机器人双臂的运动学分析与仿真、双臂的协作空间分析与仿真、双臂的协调操作灵活性分析和双臂无碰撞轨迹规划等四个方面内容,论文主要工作如下:(1)服务机器人6R双臂的运动学分析与仿真。首先,根据现有的服务机器人的整体结构绘制其三维模型,并应用标准DH法建立双臂的运动学模型,并推导其运动学方程;然后,采用几何法和坐标系投影法混合求解机械臂的逆运动学方程,并分析计算机械臂的雅克比矩阵;最后,基于MATLAB软件平台,搭建双臂的运动学仿真平台,对运动学进行仿真验证。(2)服务机器人6R双臂的协作空间分析与仿真。首先,根据双臂的正运动学模型,分别通过蒙特卡罗法分析计算双臂各自腕部的工作空间分布;然后,采用遍历搜索对比法算法得到双臂的协作空间;最后根据逆运动学求解双臂在协作空间内各关节角的范围,并通过MATLAB进行仿真验证。(3)服务机器人6R双臂的协调操作及其灵活性分析。首先,研究分析了双臂协调的松协调和紧协调两种类型;然后以紧协调操作为主要研究对象,研究了其协调操作的灵活性指标;最后,通过所提出的灵活性指标,研究双臂在其协作空间内的奇异性及灵活性分布,并基于MATALB进行仿真验证。(4)服务机器人6R双臂的无碰撞轨迹规划研究。双臂的避碰规划主要涉及四个方面即末端执行器避碰(EECA)、连杆级避碰(LLCA)、自避碰(SCA)和机器人之间的避碰(RRCA)。本研究主要对EECA和RRCA进行研究分析,首先,采用凸多面体表示双臂的空间几何,并建立机械臂的时变C空间;然后,通过伪度量距离函数法研究双臂间的避碰;接着,采用RRT算法预先规划好左臂的避障轨迹;并结合RRT算法和伪距离函数法进行右臂的无碰撞轨迹规划;最后,在MATLAB的仿真环境下进行双臂的无碰撞轨迹规划,得到两条光滑的轨迹,验证了伪度量距离函数法和RRT算法的有效性。本研究中的相关工作将有助于后续双臂的动力学和阻抗控制研究,并且对服务机器人的应用领域有着重要的学术意义和应用价值。