由于具有高负载自重比,且功耗低、结构紧凑、操作灵活,轻型机械臂被广泛应用在航空航天、反恐排爆、家庭服务等领域。但是,在带来诸多优点的同时,轻型机械臂也有着明显缺陷,即刚度低、易产生柔性变形,这严重限制了轻型机械臂的应用。而且,机械臂的柔性误差和几何误差耦合在一起,使误差分析与辨识的难度大大增加。本论文的研究对象属于典型的轻型机械臂,其质量受到严格限制,连杆细长,为了深入了解它的误差形成机理并最终提高机械臂的精度,本文在误差建模、辨识、补偿等方面进行了深入研究。基于坐标系的广义位姿误差矢量定义,本文首先推导出了机械臂的广义误差模型,该模型具有很强的通用性。由于DH法不能全面反映坐标系的位姿误差,文中通过引入MDH法,推导了连杆坐标系的广义几何误差,得到了广义几何误差模型,该模型可以用于指导机械臂的设计、制定精度指标等。随后给出了一个仿真实例,分析了机械臂的末端几何误差。柔性是轻型机械臂的重要误差来源,同时也使误差分析和辨识的难度增大。论文将柔性关节简化为线性扭簧,并根据梁变形理论分析了连杆的柔性变形,最终在此基础上得到机械臂的柔性误差模型。通过有限元仿真发现,建立的柔性误差模型能比较精确地反映机械臂的柔性误差。文章的最后,详细阐述了误差形成机理,并综合机械臂的几何误差和柔性误差,建立了综合误差模型。广义误差模型冗余度的存在导致误差识别的精度降低,文中通过误差敏感矩阵得到误差雅可比矩阵的线性组合关系,并最终获得去除冗余度的几何误差识别模型。选取了若干考察点并测量得到各点处综合误差,通过去除柔性误差部分得到末端几何误差部分,然后对几何误差进行了识别,结果表明去除冗余度后的识别模型能准确地识别出机械臂的DH参数偏差。最后,本文基于误差模型给出了一种前馈补偿策略,仿真结果表明该策略是行之有效的。文章还简要分析了轻型机械臂的动力学特性,当机械臂运动缓慢时,离心力和哥氏力对关节力矩的影响可忽略不计。由此也发现,在此种情况下,本文所提出的误差模型和补偿策略可以用于分析和补偿机械臂运动过程中的准静态误差。