工业机器人是一种高柔性的自动化设备,是智能制造系统的重要组成。虽然工业机器人拥有较高的重复精度,但是其定位精度较低,在一些需要高定位精度的领域仍然无法应用,标定技术可以提高机器人定位精度而无需改变其本身结构。针对现有标定技术中使用的测量设备价格昂贵,标定流程繁琐的问题,本文提出一种基于拉线传感器的运动学标定系统,该系统可用于快速标定机器人运动学参数误差、传动参数误差,并补偿到机器人名义运动学模型中,以提高机器人定位精度。通过调研机器人标定技术研究现状,结合对测量系统相关性能要求,确定了基于拉线传感器的机器人标定系统总体技术方案。选用了高精度绝对型拉线传感器,设计了配套的导向与适配机构,使其能够动态完成大空间范围内标定点的距离测量。根据标定机构的结构参数,分析多个误差因素对拉线距离信息测量的影响,并建立了标定系统误差模型,用于修正测量信息。设计了基于SSI（Synchronous Serial Interface）协议的数据采集系统电路,开发了数据采集软件。以通用型六自由度工业机器人为标定对象,使用MD-H（Modified DenavitHartenberg）方法建立其运动学模型,分析了由传动参数引起的误差,并在模型中引入了耦合比与传动比。在机器人运动学模型的基础上,建立了机器人的位置误差、距离误差模型,深入分析对比了两种模型,建立了基于拉线测量系统的距离误差模型,并对模型进行了冗余参数分析。为了解决传统粒子滤波算法中存在的粒子权值退化、多样性匮乏的问题,提出了一种结合粒子群算法搜索思想的正则粒子滤波算法。通过不同噪声下的参数辨识仿真,对比了最小二乘算法、扩展卡尔曼滤波算法、正则粒子滤波算法的辨识效果,仿真结果证明所提出的正则粒子滤波算法可辨识出机器人运动学参数误差,具有更强的鲁棒性与辨识效果。针对不同位姿下标定效果存在差异的问题,提出了一种基于可观性指数的最优测量位姿集递推优化方法并进行了实验验证,实验结果验证了优化后的位姿集的标定效果优于随机位姿集的效果。为了验证所提出的拉线标定系统的有效性,对该系统进行了测试,通过机器人标定实验发现:经过标定后机器人空间距离误差最大值从4.426mm降低到1.525mm,降低了65.5%,平均误差从1.737mm降低到0.428mm,降低了75.3%,均方根距离误差1.971mm降低到0.538mm,降低了72.7%,验证了所设计的拉线标定系统的有效性。通过对比基于激光跟踪仪测量的标定实验结果后发现:由于拉线传感器标定系统的测量精度相对较低,本系统标定的机器人精度比激光跟踪仪标定的精度略低,但可以满足通常的工业机器人应用场合。