随着科学技术的不断发展,工业机器人已逐步成为现代工业的核心装备。离线编程机器人的广泛应用,使得机器人定位精度问题日益突出。本文从运动学的角度,考虑测量位形对辨识精度的影响,对考虑机器人几何参数误差的运动学标定进行了研究,旨在提高工业机器人的绝对定位精度。本文的主要内容包括:首先,根据D-H和MD-H建模方法建立了工业机器人的运动学模型。通过给模型中各参数分别设置误差范围和在工作空间内随机取点的方式,分析了各几何参数误差对机器人末端定位精度的影响。其次,结合运动学模型和微分变换法,建立考虑几何参数的机器人位置误差模型。通过雅克比矩阵列向量的相关性,分析了位置误差模型中的冗余性参数,确定可辨识参数。采用最小二乘法先辨识出机器人工具坐标系与世界坐标系中的参数,再对机器人自身几何参数误差进行辨识。采用Newton-Raphson的补偿方法,将几何参数误差所产生的末端位置误差转化到机器人各关节角中进行补偿,并仿真验证了补偿方法的有效性。然后,通过误差雅克比矩阵的奇异值获得了5种可观测性指标,并分析了不同测量位形数对条件数和可观测性指标的影响,确定用于辨识的测量位形数。利用遗传算法,将可观测性指标作为适应度函数,寻找到与每个可观测性指标对应的最优测量位形,并通过仿真分析比较每个可观测性指标对辨识结果及标定后位置误差的影响,选择最优可观测性指标。最后,实验验证了采用去除冗余性参数的误差模型及选择最优测量位形,在标定后能够有效提高机器人的末端精度。为进一步验证本文提出的标定方法的有效性,实验并分析了ABB、DENSO、FANUC三台不同机器人在标定前后的绝对定位精度与重复定位精度。结果表明,标定后机器人的定位精度都有显著提升。