具有机械电气分离和长径比大特点的冗余绳驱机器人在狭小空间环境中的运用越来越多,比如太空卫星内部检修、核电站管道检测等,但是处于半闭环控制的运动精度较差和控制方法不够丰富等原因极大限制了其使用范围和效果。本文将针对绳驱机器人使用中的实际问题,研制一款高精度绳驱冗余机器人,研究其控制方法,也为后续关于绳驱机器人的研究提供可拓展实验平台。针对在狭小空间中开展维修、装配等精细作业的需求,提出了一种高精度绳驱冗余机器人系统方案,该机器人采用模块化设计,由臂杆和驱动箱体组成,有8个自由度,驱动控制箱体中集成了电机驱动器和拉力传感器,模块化中心块带有分体式测量角度编码器,多级传感器保障了高精度的负反馈控制。在机器人结构设计的基础上,建立了绳驱冗余机器人的“电机—绳索—关节—末端”多空间映射的位置级和速度级运动学模型,推导了逆运动学求解方程,设计基于雅克比伪逆和基于雅克比速度层的运动学逆解流程,并编写了直线和圆弧轨迹规划程序,计算结果表明基于雅克比伪逆的方法速度较快。用牛顿欧拉方法建立了绳驱冗余机器人的静力学模型,提出了一种误差优化逆解方法,将误差呈现正态分布的特点带入优化逆解中,该方法能通过绳索长度更好预测十字万向节角度;提出了基于位置补偿的力位混合控制方法,将绳索受力变化后导致的长度变化补偿到力位混合控制环中,该方法能够使绳驱机器人更好适应油污辐射等环境和控制效率更高,将导纳控制方法引入到绳驱机器人中,并开发了机器人的控制系统。研制了机器人样机,集成了完整的机器人系统,基于该系统进行了轨迹规划、重复精度等性能测试、力位混合控制实验和导纳控制实验。实验结果表明机器人系统设计达到设计指标,其控制方法合理有效。