如今工业机器人重复定位精度较高,绝对定位精度却很低,无法满足离线编程技术的使用要求,所以必须对机器人的运动学模型进行标定。传统的D-H标定模型不满足完整性、连续性和无冗余性,不适合用于机器人标定。而指数积模型不但能满足这三个条件,而且结构化好,几何意义明晰,易于进行误差补偿的前处理建模和计算。针对测量坐标系和机器人基坐标系不一致问题,在传统全局POE标定方法的基础上作了改进。将测量坐标系和机器人基坐标系的转换关系视作一组旋量参数加入到误差模型,将它们与机器人的几何误差一起辨识出来,避免了建立机器人基坐标系带来的测量误差。针对机器人末端执行器姿态测量困难的问题,基于局部POE在采用位姿测量的误差模型的基础上推导出了采用位置测量的误差模型,避免了姿态测量所带来的误差。针对机器人标定后的误差补偿问题,通过分析两种标定算法的性质分别给出了如何应用辨识出的参数的方法。对于满足无冗余性的全局POE标定模型,介绍了一种将旋量坐标转换成为D-H参数的方法。但是这种方法不适用于局部POE,因为后者不满足无冗余性。研究了基于局部POE的逆解的数值解法,利用标定得到的几何参数,算出真实关节角,使机器人到达指定位置。最后设计实验验证了采用位置测量的标定算法,实验包括了激光跟踪仪的标定原理、数据采集方法和实验结果验证三个方面。实验结果表明机器人绝对定位精度得到显著提高。