本文结合国家863计划项目,分析了国内外高速高精度机器人技术的发展状况,针对微电子封装、高速扫描检测等行业对高速高精度作业的实际需求出发,研制出一种新型的两自由度平面并联机器人系统.该机器人系统采用直接驱动电机,降低了机械传动误差的影响,提高了操作臂末端的位置分辨率和定位精度;采用并联杆机构,保证系统整体刚度,实现了操作臂末端的高速运动.文中建立了新型平面并联机器人的运动学正解、逆解方程,为轨迹跟踪和点位控制的运动规划提供依据.然后建立了直接驱动机器人的拉格朗日动力学方程,通过系统动力学模型分析发现,直线电机的负载波动较剧烈.由于直线电机为直接驱动方式,没有中间减速装置,因此对负载变化及外界干扰更加敏感,需要采用先进的控制方法和控制结构,才能对其实现高速高精度运动控制.在机器人的点位控制研究中,由反馈控制器和扰动观测器结合构成2-DOF控制系统.反馈控制器由速度环与位置环构成,保证系统鲁棒稳定;在离散域内进行扰动观测器设计,并将其放置在速度环中,保证控制器具有良好的速度响应,同时可以对负载波动进行有效抑制,实现高速高精度的点位控制.在机器人的轨迹跟踪的研究中,考虑工业机器人具有重复运动的特性,采用前馈迭代学习加反馈的2-DOF控制结构:反馈单元保证系统的鲁棒稳定;前馈单元采用零相位误差跟踪的迭代学习控制器,补偿因扰动产生的位置误差.零相位误差跟踪算法提高了迭代学习控制器的收敛速度,可实现高精度的轨迹跟踪效果.在高速高精度机器人的运动控制中,为保证系统的平稳性,运动精度及工作效率,高效的变加速度轨迹生成策略是重要环节.本文提出的一种基于数据存储的变加速度轨迹生成策略,该方法用预先存储的一组系数,获得期望的轨迹曲线,其加减速特性相互独立,计算简单,且可以生成任意形式的变加速度轨迹曲线.为高速高精度平面并联机器人的运动控制奠定了基础,并可应用于工业机器人,数控机床等相关领域.最后通过机器人位姿重复性,位姿稳定时间及末端残余振动的测试,证明该系统刚度大、高速运动下残余振动小,能够实现高速、高精度、高重复性的运动控制;通过不同加速度下系统定位精度及重复性比较,为今后高速高精度系统的设计提供了借鉴与参考.