三坐标测量机是一种通用的精密测量设备,现已在精密制造、航空航天等领域得到广泛应用,但传统的三坐标测量机体积大、价格贵且难以应用于工业现场。本文基于协作机器人体积小、工作空间大、灵活性高的特点,提出一种坐标测量机器人系统,构建了坐标测量机器人的软硬件系统;基于运动学标定提高机器人的精度,开发了基于视觉引导的自动测量功能。主要研究内容如下:（1）基于一种六自由度协作机器人本体构建了坐标测量机器人系统。根据工业现场产线测量的需求,设计坐标测量机器人系统总体技术方案,进行机器人本体、力传感测头、工业相机等关键元件的选型。开发基于微控制器的传感信号转换电路、测量回退功能模块、视觉测量模块和基于Poly Works坐标测量软件的数据传输模块,实现了坐标测量功能。（2）在进行运动学建模时,为了解决D-H模型在相邻关节平行时存在的奇异问题,采用局部指数积模型建立坐标测量机器人的运动学模型,计算得到机器人的理论运动学参数,并对运动学模型进行了仿真验证。由于机器人工作在关节空间,因此,当机器人末端出现位置偏移时,需要转换成对应的机器人关节角偏移,为此推导了机器人运动学的逆解算法,并通过仿真进行了验证。（3）由于理论运动学参数存在较大误差,实际测试发现机器人的测量精度较差,无法满足工业现场测量的需求。为了提高机器人的测量精度,开展机器人运动学标定和测头校准研究。基于机器人运动学模型推导出误差模型,选用迭代最小二乘法进行参数辨识;为了满足工业现场测头校准的需求,提出一种基于标准球的测头校准方法;开展仿真和实验验证所提方法的有效性,结果表明经过标定和测头校准后机器人的测量精度得到了较大提高。（4）开展实验研究坐标测量机器人的功能和精度。根据坐标测量机器人工件识别定位的需要,对工业相机进行了内参标定和手眼标定,基于模板匹配开发了通用工件识别与定位算法。实验结果表明,坐标测量机器人可以完成工件的自动识别、定位和测量。