工业机器人朝轻型化发展,人机协作能力不断提高,对机器人的示教技术也提出了新的要求。直接示教(Direct Teaching)技术与传统的示教盒示教技术相比具有效率高、操作友好简单、对操作者要求低等优点,因此成为了示教技术发展的重点方向。免力矩传感器的直接示教技术因可以省去昂贵的力矩传感器而具有明显优势,但同时相比带力矩传感器的直接示教需要解决很多技术问题。所以本文着重研究免力矩传感器的直接示教技术,采用基于力矩补偿的方案,尤其是动力学力矩补偿,来实现对机器人的免力矩传感器直接示教。本文基于对机器人动力学方程中各项的分析,根据不同机器人自身的特点,提出了两种力矩补偿方案:其一,对自重轻、惯量小的机器人采用基于部分动力学力矩补偿的方案,即补偿示教过程中的重力矩及摩擦力矩。对符合此特点的并联机器人,采用基于名义模型的方法,用机器人已有动力学方程和测量参数建立动力学模型的名义模型并得到重力项,对机器人作直接力矩控制实时补偿重力矩实现直接示教。将该方案首先用在并联Delta机器人的直接示教上,实验结果表明该方案可获得较好的补偿效果,操作者拖动机械臂在整个工作空间大范围移动示教时只需5~10N的力,最大力不超过20N。对同样符合此特点的串联SCARA机器人,采用基于模型辨识的方法,讨论了重力项与摩擦力项的模型并设计辨识实验对其进行了辨识,通过重力与摩擦力补偿实现了对SCARA机器人的直接示教。考虑串联6R轻型机器人带负载情况下的直接示教需求,提出了机器人质量参数自辨识方案来辨识机器人重力项,设计并进行了实验,实验结果表明对1、2、3关节的辨识效果较好,4、5、6关节辨识效果稍差,初步验证了方案原理正确性和可行性。其二,对自重较大的串联6R机器人,采用基于完整动力学力矩补偿的方案,对机器人动力学参数辨识进行了研究,通过建立动力学模型、推导线性形式方程、优化辨识实验所用的激励轨迹、辨识、验证等步骤,得到了机器人较准确的动力学模型,然后在搭建的开放式6R机器人平台上基于完整动力学力矩补偿实现了直接示教,实验结果表明该方案具有很好的补偿效果以及用户体验。最后,完善了直接示教系统软件部分的初步功能。