随着工业文明的推进,计算机技术、控制技术、智能制造等科学技术的快速发展,使得机器人加工在各个加工制造领域发挥了越来越重要的作用。机器人的柔性加工、智能化加工、数字化加工已成为未来机械加工的趋势。然而,在加工一部分较大或者复杂的自由曲面工件时,因其加工范围大且可能存在加工死角区域,导致单个机器人很难完成加工任务。由此,扩大机器人的加工区域以及加工过程的柔性化,解决因加工范围大和工件复杂而存在加工死角区域的问题就成为了当前机器人加工的迫切要求。因此提出双机器人协调加工方法就具有了更实际的应用前景。本文首先概述了自由曲面及其数学描述方法,利用NURBS建立了三维自由曲面运动学模型。针对自由曲面复杂、难加工的问题,提出了基于自由曲面曲率和机器人加工工艺相结合的分片规划方法。将自由曲面分成若干个曲率相近、抛磨工艺统一的矩形子曲面片,从而确定了双机器人抛磨加工自由曲面的路径,并进行了路径仿真研究。利用MATLAB软件中的Robotic tool工具箱,经过编写、调试程序,建立三维双机器人运动学模型。针对双机器人间的协调运动问题,运用空间投影法,通过计算两个机器人之间的坐标旋转矩阵,得到两个机器人之间的相对位姿关系。在建立双机器人运动学理论模型的基础上对双机器人进行运动学分析,来验证双机器人协调控制运动模型的正确性。在三维双机器人运动学模型的基础上,建立双机器人抛磨自由曲面的三维运动学模型,并根据自由曲面的分片路径规划,进行仿真实验研究。在双机器人抛磨自由曲面仿真实验的基础上,搭建双机器人协调抛磨平台,进行双机器人协调抛磨自由曲面实验研究。通过双机器人对自由曲面的协调抛磨加工,解决了自由曲面复杂难加工以及加工死角区域的问题,验证了分片规划方法和双机器人协调抛磨加工的正确性。通过对自由曲面粗糙度进行分析,子曲面的粗糙度大致相同,加工效果一致,验证了分片规划方法的正确性。抛磨后自由曲面的粗糙度得到提高,进一步验证了双机器人协调加工的正确性和可行性。