工业机器人由于其工作灵活性高、可移动、较高的自动化程度、适应性强、低成本等优势被广泛应用于搬运、钻孔、铣削、焊接等工业加工领域。工业机器人与CNC机床一样具有多轴功能,然而由于工业机器人独特的悬臂梁结构,工业机器人的刚度与CNC机床的刚度相差较大。因此研究工业机器人刚度特性,结合加工工艺特点,对机器人加工位姿进行优化或对机器人加工路径偏差进行补偿,对提高机器人加工质量具有重要意义。首先,基于机器人D-H参数模型建立了机器人运动学模型,使用几何法推导了机器人逆解,使用微分变化法计算机器人雅克比矩阵。选取机器人运动性能评价指标对机器人的运动性能进行分析。其次,基于机器人理想连杆假设,建立了机器人刚度模型。分析得知补充刚度矩阵对机器人刚度模型影响较小,可以忽略不计,从而简化了机器人刚度模型。推导机器人关节刚度计算原理,发现当机器人处在运动性能较好的位姿时,机器人关节刚度辨识结果精度更高。选取运动性能不同的机器人位姿进行关节刚度辨识实验,验证了此发现并选取精度最高的机器人关节刚度建立机器人刚度模型,并选取机器人刚度性能评价指标对机器人刚度性能进行分析。接着,对钻孔机器人的钻孔位姿进行优化。先分析钻孔机器人冗余自由度来源,机器人钻孔执行器悬挂式安装方式和机器人移动平台是导致钻孔机器人自由度冗余的主要原因。对钻孔执行器是悬挂式安装的钻孔机器人,提出以绕自身轴线旋转角度为变量,遍历所有旋转角度寻找最优钻孔位姿的优化方法。对安装在移动平台上的钻孔机器人,根据移动平台自由度的不同,提出用于单自由度移动平台优化的图表法和用于多自由度移动平台优化的遗传算法。优化后钻孔机器人的刚度性能得到了明显提升。最后,对机器人铣削时的路径偏差进行补偿。先分析单铣削点机器人路径偏差的补偿原理,总结了单铣削点机器人路径偏差补偿流程。基于单铣削点机器人路径偏差补偿原理,对连续铣削机器人路径偏差补偿方法进行研究,提出了用于有力传感器情况下的隔点补偿法和用于无力传感器情况下的直接补偿法。在工控机中编写了机器人运动算法和控制界面,对机器人铣削路径偏差补偿算法进行验证,实验结果表明,此算法补偿效果明显。