使用工业机器人进行打磨等机加工任务的需求正不断上升,在这类刚性接触任务中,对机器人的定位精度以及加工过程中控制方法的研究具有重要意义。为了提高机器人定位精度,对一个机器人打磨测试系统进行误差分析及误差补偿建模。机器人打磨过程中还需要对接触力进行控制,为了实现无腕力传感器的力控制,首先对机器人动力学中的建模和辨识方法进行研究,并建立机器人从关节空间到末端笛卡尔空间的广义力映射关系。针对当前机器人研究中动力学建模及参数辨识使用的摩擦力模型不够准确的问题,提出了改进的库仑-粘性摩擦力模型,并设计了实验进行分步辨识。最后,对机器人打磨中的接触过渡过程进行了研究,提出了分段速度控制的策略,用以降低工件与机器人末端工具碰撞瞬间的接触力,并提出了利用小波变换进行碰撞检测的方法。本文的主要工作如下:(1)研究了一个机器人打磨测试系统的运动学误差产生原因,针对其运动学参数误差提出了一种快速标定方法,该方法不用计算误差的具体数值,而是根据标定数据直接进行运动学补偿,提高定位精度。对于打磨测试系统进行了运动学标定实验,并设计了通过接触力的大小验证标定补偿结果的实验方案。实验结果表明,本文中的标定方法能有效降低因机器人定位精度误差而产生的接触力过大的问题。(2)基于牛顿-欧拉方程对机器人进行动力学建模,并将其化为具有线性独立的最小参数集表达形式,使用最小条件数优化的傅里叶级数激励轨迹进行参数辨识。并且利用机器人力域雅克比矩阵建立关节空间和机器人末端笛卡尔空间的广义力映射关系。实验结果表明,本文使用的动力学建模及辨识方法,对于机器人在运动过程中驱动力矩预测具有一定效果。广义力映射实验验证了在对关节外力矩估算足够准确的条件下,用于进行机器人末端接触力估计的广义力映射方法的可行性。(3)针对现有摩擦力模型的不足,对具有谐波减速器的机器人关节摩擦力进行研究,提出了改进的库仑-粘性摩擦力模型,并提出了分步辨识的方法,通过最小二乘法计算得到经典库仑-粘性摩擦力模型中的参数,然后通过K均值聚类和支持向量回归对摩擦力中与关节转角有关的部分进行辨识,从而得到完整的摩擦力模型。实验结果表明,相比机器人动力学建模中常用的库仑-粘性模型,本文中的摩擦力模型能有效提高关节摩擦力的计算精度。(4)针对打磨任务中的接触过渡阶段进行研究,提出了分段控制策略,令机器人末端工具在与工件接触前可从高速接近速度平滑降至安全碰撞速度,从而减小碰撞瞬间的接触力。并对基于机器人关节力矩反馈的碰撞检测方法进行研究,提出了利用小波变换模极大值理论的碰撞检测算法。实验结果表明,本文提出的分段控制策略能有效降低工具与工件刚发生接触时的接触力;利用小波变换对机器人进行碰撞检测能够及时的确定机器人碰撞发生的时间。