近年来,冗余双臂机器人已经成为机器人领域中的一个前沿课题,双臂机器人由于具备较强协作能力和较高灵活性等优点,受到了越来越多的研究关注,并广泛应用于生活服务、军事安防、制造业生产、外太空探索等领域。随着对机器人操作任务和环境的要求越来越复杂,对机器人进行有效的双臂协调控制成为亟需解决的关键问题。针对上述关键问题,本课题研究了基于虚拟样机的双臂机器人控制系统,以理论建模为基础,在速度层面上对冗余度机械臂进行了逆运动学研究,设计了面向对象的双臂协调控制算法,并通过虚拟样机与实际机器人结合对算法进行了验证。本论文主要完成了以下工作。本文首先利用D-H参数法对冗余机械臂的正运动学进行分析。针对为满足实时性条件下求解冗余度机械臂逆运动学精确解的问题,在速度层次上采用梯度投影法获得优化的逆运动学初始解,再固定机器人手臂的一个关节使用Newton-Raphson迭代法获得近似的逆运动学精确解。利用牛顿-欧拉方法对机械臂进行动力学建模,为后续研究奠定理论基础。然后针对在紧协调约束条件下的双臂协调控制问题,结合面向对象的协调控制思想,定义了双臂机器人系统的协调操作控制空间,设计了面向对象的双臂机器人系统协调控制方法,并结合机械臂运动学逆解设计了双臂机器人的协调避障算法。最后以一台仿人形双臂机器人为研究本体,基于ROS和Windows系统构建机器人的虚拟样机控制平台,设计了跨系统通讯程序。基于虚拟样机和实际机器人,设计基于虚拟样机的双臂协调搬运、协调避障和机器人实时控制实验,验证了算法的正确性和系统的有效性。