微电子技术和微机械加工技术的迅猛发展使机械和电子技术在亚毫米乃至亚微米范围内再一次结合，从而出现了微机电系统(MicroElctromechanicalSystem，MEMS)。它使人类认识和改造世界的能力有重大突破，对国防科学、人类经济和社会生活产生重大影响。同时作为新兴的高技术产业成为各国竞相争夺的巨大市场。MEMS器件的微连接、微封装、微组装等装备是MEMS制造技术中的重要组成部分。随着MEMS技术的发展，为进一步提高MEMS制造质量和生产效率，对运动装备提出了更高的的精度、速度和加速度要求。 本文结合国家863计划课题“面向MEMS加工的精密定位技术的研究”，在全面分析国内外高速高精度机器人技术发展现状的基础上，从构型设计、尺度参数优化和运动学标定等方面对高速高精度机器人的关键技术进行了深入研究，研制了一种新型的三自由度串并联混合式直接驱动机器人，实现了高速高精度的定位，并实现了实际器件的封装作业。 在机器人构型方面，从高速高精度作业的实际需求出发，结合并联机构和直接驱动的优点，提出了一种三自由度串并联机构和直接驱动相结合的新型设计方案。该方案既避免了机械传动误差，又提高了机器人的刚度惯量比，易于实现高速高精度运动。 在运动学方面，建立了机器人的正逆解模型，在此基础上分析了机构的速度、奇异性、分辨率和灵巧度等运动学性能参数。构造了一种新的运动学综合性能评价指标，通过尺度参数优化综合对高速和高精度这一对矛盾进行合理地折中。 在刚体动力学方面，建立了机器人的拉格朗日动力学方程，对几种典型工况进行了数值仿真，为基于动力学模型的控制系统设计提供了理论模型，也为直接驱动电机的选取提供了依据。 在柔体动力学方面，利用ADAMS实现了机器人的参数化建模，以动态刚度和驱动力矩为评价指标对连杆的截面尺寸进行了优化设计。将固定界面模态综合法与有限元方法相结合，建立了机器人的柔体动力学仿真模型。通过仿真分析了连杆尺度参数、关节刚度、负载和位姿变化对机构固有频率的影响规律，并通过实验验证了分析结果的正确性。 在运动学标定方面，提出了一种基于径向基函数神经网络的非模型参数辨识的误差补偿方法，与几何误差迭代、扩展卡尔曼滤波和非线性回归分析等三种模型参数辨识方法进行了对比研究。数值仿真和实验结果表明基于径向基函数神经网络方法不受模型准确性的限制，显著地提高了机器人的绝对运动精度。 对机器人位姿重复性、最大加速度、位姿稳定时间等性能指标进行了测试，证明该系统刚度大、高速运动下残余振动小，能够实现高速度、高加速、高重复精度的运动。最后构建了由机器人、视觉系统和封装焊机等组成的MEMS器件引线键合实验系统，成功地完成了实际器件封装。并对高速力/位置混合控制和基于显微视觉的作业系统标定等关键技术进行了研究。 高速高精度机器人在微电子封装、超精密加工、高速精密扫描测试等方面有广阔的应用领域。本文的研究工作为高度高精度机器人相关技术进一步研究和应用奠定了基础，也为相关的应用提供可以借鉴的理论和实践经验。