随着工业科技的发展,机器人作为类人的自动化设备正逐步代替手工劳动完成许多高危高压高强度的任务,尤其是六自由度多功能串联工业机器人,受到越来越广泛的应用。然而由于外部环境和几何结构误差等因素的存在,工业机器人的末端执行器在工作时,往往重复定位精度较高而绝对定位精度较低,难以满足高精度工业生产需求。因此,如何对机器人进行测量标定、精度评价和误差校准来提高其绝对精度,对提高其使用寿命和扩大其应用范围具有重要意义。本文旨在研究机器人运动学参数测量与标定方法,开发一套基于VXtrack动态跟踪的机器人测量系统,用于提高其定位精度和运动精度。本文首先针对国内外关于工业机器人的测量标定方法和误差补偿理论等进行了深入调研与总结,根据6R型机器人的结构特点,对自主研发的机器人平方一号进行数学建模、运动学分析与推导以及误差建模与分析,为机器人测量标定和视觉控制优化奠定了基础。然后将机器人平台与视觉设备结合搭建机器人视觉系统,以平方一号机器人为对象进行实际测量实验,对其静态参数、动态轨迹以及重复精度等进行了评价。接着分别采用基于空间几何的关节圆周点法和运动学回路法进行机器人标定,前者通过依次单独运动各旋转关节测量构建运动学参数模型,获取并修正部分连杆参数,初步提高了机器人的定位精度;后者运用修正的五参数模型建立了机器人的末端位姿误差模型,将末端球面编号靶点和最小二乘法迭代相结合进行了全部几何参数误差的求解,补偿给机器人控制系统后进一步提高了机器人的绝对定位精度。同时,论文提出了基于关节变量补偿的机器人视觉优化控制,将机器人视觉控制中跟踪的目标示教轨迹和复现轨迹作为数据样本,构建优化函数引入遗传算法进行轨迹偏差纠正,实现了视觉优化控制和高精度复现。最后,总结归纳各测量标定方法,根据VXtrack双目视觉动态测量系统提供的API应用程序接口进行测量标定软件的二次开发,将参数测量与误差标定方法集成到该软件中,应用模块化思想编制了相应的测量与标定功能模块,并用测量实例验证该软件功能的可行性,实验结果表明,搭建的机器人视觉测量标定系统,可以方便、快键的进行自主研发机器人的参数测量与补偿以及运动控制优化,实现傻瓜式操作,实用性强。本文研究并提出了基于球面编号靶点的串联机器人测量方法,该方法利用双目视觉实时跟踪与末端法兰刚性连接的标准靶球,在工作空间内任意运动机器人均可进行末端靶球位姿测量,可在较大范围内获取高精度的机器人末端实际位姿数据,用于运动学模型真实参数的辨识,试验结果表明,此法简单可靠,具有较高的精度,并且克服了传统视觉系统定位跟踪的视野狭小,降低了机器人末端位姿测量的成本,有一定的参考价值。