六自由度机器人具有灵活性强、工作空间大的优点,然而,相对数控机床较低的刚度降低了机器人执行铣削任务时的加工精度和稳定性,制约了机器人铣削在高精度加工中的广泛应用。为提高工业串联机器人的铣削加工精度,本文在工业机器人铣削加工的位姿优化与轮廓误差补偿方面开展了研究。具体包括如下三个部分:1、六轴机器人铣削加工的轮廓误差预测。建立了机器人铣削系统的运动学模型与静刚度模型,推导了机器人末端执行器在外力作用下变形量的计算公式,提出了一种高精度轮廓误差估计方法对轮廓误差进行估算。通过比较负载下COMAU机器人末端的实际变形和模型预测的变形,对建立的变形预测模型准确性进行了验证,实验结果表明,本文提出的变形误差预测模型的预测误差为4.29%,验证了提出的机器人末端变形预测模型的准确性。2、基于机器人静刚度模型的位姿优化和误差补偿。在运动学和光滑性约束下,通过最小化轮廓误差指标优化了机器人末端执行器的位姿;根据预测的末端变形,对机器人的加工轨迹进行预补偿,进一步提高了机器人的加工精度。通过线激光测量仪对机器人末端刀具偏置进行了精确标定。在机器人加工平台上进行了实验验证,实验结果表明,进行位姿优化后,误差指标较基于刚度椭球法优化的结果减小了12.30%;进行误差预补偿后,加工轮廓误差的均值较补偿前减少了17.21%。3、基于三维点云测量分析的轮廓误差补偿。提出了一种使用结构光三维扫描仪进行工件表面轮廓误差分析的方法,在此基础上,提出了两种闭环误差补偿方法。通过标准球扫描实验和实际铣削加工实验,验证了提出的轮廓误差分析方法的准确性。在机器人加工平台上对提出的轮廓误差补偿方法进行了实验验证,实验结果表明,使用插补镜像补偿后和滤点镜像补偿后,加工轮廓误差的均值分别减少了79.19%和55.36%。