多机协调吊运系统因其结构简单、可重组、易拆卸、模块化程度高、工作空间大及性价比高等优点,广泛应用于军用和民用等领域,可实现陆上、水中及空中的货物吊运操作。该类系统兼具柔索并联机器人和多机器人系统的特点,是并联机器人的一个重要分支。多机协调吊运系统中绳索的柔性和单向约束特性,决定了系统整体的弱刚度性、不稳定性及绝大多数情况下的欠约束性等特点,使之明显有别于单体刚性支撑并联机器人及单体柔索并联机器人,是一种新型的多机器人系统。开展多机协调吊运系统的建模、轨迹规划及防摆规划等方面的科学研究,具有重要的理论意义和实用价值。论文的主要内容如下:（1）建立了多机协调吊运系统运动学动力学模型。从多机协调吊运系统吊机基座、系统约束和对被吊运物的驱动方式等三个方面,讨论系统的分类及其特点;利用旋量理论和牛顿-欧拉法建立固定基多机协调吊运系统的广义运动学和动力学模型,分析运动学正解及逆解的存在性,并给出相应的求解方法;建立多机协调吊运系统自由基和浮动基的基座运动学和动力学模型,将基座运动学和动力学模型与固定基多机协调吊运系统的运动学和动力学模型联合,建立不同基座下的多机协调吊运系统的运动学和动力学模型。（2）以多直升机协调吊运系统为例,研究了多机协调吊运系统的运动实现问题。在保持系统基本结构参数不变的基础上,通过限定直升机的运动,将空间问题降维为平面问题,利用平衡方程和矢量封闭理论建立系统的平移和旋转运动方程;数值计算系统的运动实现过程,验证所建运动学模型的正确性。（3）分析了多机协调吊运系统工作空间并进行求解。分析了系统工作空间约束因素;针对Monte-Carlo算法在系统位置和姿态空间求解时,所得位姿工作空间出现的边界不清晰等局限性问题,对Monte-Carlo算法进行改进,优化求解过程,有效扩展了系统工作空间,可得到边界清晰的位姿工作空间。（4）研究了多机协调吊运系统运动轨迹规划。在分析多机协调吊运系统运动规划约束特点的基础上,给出系统规划整体方案;在被吊运物运动轨迹规划的基础上,提出分层式轨迹搜索策略和分步式轨迹优化方法,并以柔索拉力变化率和力位姿稳定性为优化评价指标,求得吊机末端最优轨迹,保证被吊运物在系统工作空间内能够从起始点快速、平稳地运动到目标点;以特定构型多机协调吊运系统为例,仿真验证所构建规划方法的正确性和有效性。（5）研究了多机协调吊运系统被吊运物在惯性作用下所产生的摆动问题。提出路径约束式预期控制方法,解决被吊运物快速定位问题,采用加速度规划策略防止被吊运物吊运过程中的摆动;针对多机协调吊运系统中被吊运物到达目标点或防止碰撞突遇障碍物采取紧急制动时,所产生的摆动问题,提出防摆原则及防摆策略。（6）搭建了多机协调吊运系统虚拟仿真与实体实验平台,验证了系统运动轨迹规划与防摆规划方法的正确性。采用UG、ADAMS和Matlab联合仿真技术,建立多机协调吊运系统虚拟仿真实验平台;以移动基多机协调吊运系统为例,仿真验证系统运动学、动力学模型和轨迹规划方法;建立固定基多机协调吊运系统实体实验平台,分析实验平台机械本体、电气硬件系统、上位机界面及控制应用程序等的设计方案;实验验证给定被吊运物的期望平移运动和姿态运动轨迹条件下,系统运动轨迹的跟踪能力、运动轨迹规划与防摆方法正确可行。