机器人的定位精度分为重复定位精度和绝对定位精度,而机器人的绝对定位精度普遍较低。本文的研究对象二代“科大宝宝”是一款自主研发的人形机器人,它不仅存在于绝对定位精度低的现象,而且不能利用典型Paden-Kahan子问题获得封闭解。经过广泛的调研和深入的研究,本文采用了一种基于旋量理论的串联机器人运动学标定方法解决了以上两个问题。首先,针对二代“科大宝宝”机器人定位精度低的问题,深入研究和分析了其机构特点,并据此改进了一种运动旋量参数辨识算法。它不仅开拓了一种仅利用立体相机和标定板即可高效辨识全部运动旋量参数的方法,而且避免了传统方法对大量测量数据的依赖性,更进一步的依据相机模型提出了初始位形和运动旋量参数变换方法,省去了繁琐的机器人外参数辨识步骤。其次,由于机器人的前三条关节轴线相互异面,其逆运动学不满足存在封闭解的Pieper准则,并且受限于典型子问题方法的几何约束条件。本文通过对该机器人机构特点的探索,研究并采用了一种实代数几何方法,通过多次利用逆运动学化简技巧进行消元,得到了此类新型子问题的封闭解,从而提高了机器人逆运动学计算效率。最后,根据上述理论算法搭建了相应的机器人标定系统。在测量设备方面,通过对立体视觉原理的深入研究,开发了深度融合OpenCV视觉库和ZED双目相机的位置坐标测量系统。在运动学参数标定方面,首先根据改进的运动旋量参数辨识算法结合坐标测量系统识别出机器人的全部运动学参数。随后,为了分析标定实验的效果,建立了其名义值参数和真值参数的指数积模型,并且以新型子问题实现了逆运动学封闭解计算。实验结果表明,通过关节角度补偿,该机器人的平均绝对定位精度提高了82.81%,完全能够满足机器人各功能模块的精度要求。