随着机器人应用领域的不断拓展,为了适应机器人在工业生产中的高精度要求,提高机器人的绝对定位精度已成为其中一项关键技术问题。本文以UR3型机器人为研究对象,采用基于D-H参数的机器人标定算法,使用激光跟踪测量系统,标定了UR3型工业机器人的运动学参数,提高了该机器人的绝对定位精度。在运动学参数标定的基础上,研究了末端执行器由负载引起的位置误差,探索负载与位置误差的映射关系,构造了负载位置误差预测函数;通过机器人关节转角与机器人末端位置的运动学误差关系研究,实现了机器人末端精度补偿,提高了UR3机器人的绝对位置精度。论文主要研究内容包括以下几个方面:(1)结合UR3机器人机构特点,基于D-H参数法和POE公式分别建立了UR3型工业机器人运动学模型,分析和比较了两种方法建模的优点及缺点。运用MATLAB软件编写了运动学人机界面,验证了两种运动学算法与UR3控制器运动学计算结果的一致性。(2)用微分法推导出了机器人的线性误差方程;对辨识雅克比矩阵进行Q R分解,根据第一类可观测性指数对测量位姿进行优选,获得了50个最优测量位姿;基于MATLAB编写了UR3机器人测量位姿筛选程序和标定程序。(3)搭建了UR3机器人标定实验平台,用激光跟踪仪对机器人末端位姿进行测量,采用LM算法对UR3机器人运动学参数偏差进行辨识,将求解结果补偿给机器人控制器。对补偿前后验证点位置误差及直线和圆弧轨迹准确度对比,结果表明,UR3机器人在标定后末端执行器绝对位置精度和直线、圆弧轨迹准确度得到了一定提高。(4)根据测量数据,基于傅里叶多项式和普通多项式,针对机器人单关节运动时受静态负载情况下,建立了末端执行器位置误差与关节转角之间的函数映射关系。将单关节运动时位置误差函数带权叠加,得到多关节运动时机器人末端受静态负载产生的位置误差预测函数。运用预测得到的位置误差值对机器人末端执行器位置进行补偿,实验结果验证了该方法的有效性。(5)在静态负载不同情况下UR3机器人末端执行器位置误差规律。结合UR3机器人机构特点,定性分析了不同静态负载对机器人位置精度的影响,提出了不同静态负载下由负载引起的UR3机器人末端位置误差预测模型。