智能制造2025战略的提出以及我国老龄化问题的涌现,给应用于家庭及服务领域的灵巧作业机器人带来技术支持与应用空间。灵巧作业机器人主要通过全向移动底盘、机械臂、云台、升降机构以及各种传感器的有机结合,配套智能算法进行自主移动、目标识别以及智能抓取,为老人和残疾人提供端水、开灯等服务,辅助他们完成日常生活和工作,本文对灵巧作业机器人系统及其标定方法进行研究,主要研究内容如下:首先,对灵巧作业机器人系统进行设计,包括机器人结构设计、控制系统设计(软件、硬件)及辅助系统设计。机器人结构设计主要根据功能需求制定设计方案和设计参数,并结合加工工艺与强度分析设计零部件;控制系统设计分为软件与硬件两部分,控制系统硬件部分主要介绍了系统组成及控制方案,软件部分概述了机器人整体与机械臂的软件框架,并针对显示模块和电源模块部分,对机器人的辅助系统进行设计。其次,对机器人进行运动学及工作空间分析,包括全向移动底盘运动学的数学建模,为机器人的精准控制提供了理论基础;对四轴机械臂进行正逆运动学分析及工作空间分析;将全向移动底盘、二级升降以及四自由度机械臂看作类斯坦福臂,并建立D-H参数表,利用蒙特卡洛法通过Matlab求解工作空间,最后在虚拟仿真软件(V-REP)中,对机械人的工作空间进行仿真验证,为后续控制以及抓取提供理论依据。然后,基于灵巧作业机器人实验样机,进行机器人里程计以及机械臂的误差标定实验。基于全向移动机器人运动学参数修正,来实现机器人的里程计标定,先根据运动学模型获得机器人位姿递推公式,再基于多元线性方程的最小二乘法获得运动学参数的估计值的表达式,实验过程中,通过视觉传感器获得机器人的位姿信息,经过多次实验获得运动学参数估计值,并通过实验验证,标定后的机器人里程计信息更准确;基于轴线测量法对机械臂的D-H参数进行标定,先通过机械臂单轴运动,并基于视觉测量的方法获取机械臂末端标签位置,再通过空间圆拟合及最小二乘法获得辨识的D-H参数,将辨识结果写入控制器,以初始点为基准,比较标定前后末端位置与基准的差值来验证标定效果,通过标准差、均值和最大值的分析,证明了标定后的定位精度更准。最后,进行移动机器人的导航、机械臂的轨迹规划以及整机的实验,融合多传感器及多个子系统的协调配合对机器人进行功能验证。实验中通过设置不同的场景、不同的任务以及不同的干扰,验证了机器人整体结构的稳定性、控制系统的精确性以及导航、规划算法的智能性。