重载精密工业机械手是重大装备制造和生产中最主要的机械设备,广泛应用于汽车、船舶、航空航天、钢铁冶金及大型机床等行业。这些行业需要重载精密机械手具有良好的性能,其中最主要的两项指标是机械手的高效率以及高精度。“高效率”是指完成特定的工作任务或指定的任务路线所消耗的时间最短,从而缩短制造周期,提高工作效率；“高精度”是指运行过程中具有的较高运动精度以及定位精度,以提高完成产品的质量。两者作为统一体而存在,因此对重载精密机械手轨迹规划的研究就需要同时考虑最优化问题以及精度的影响。本课题来源于国家自然科学基金资助项目(项目编号：51375519),本文以六自由度装配机械手为研究对象,以旋量理论为基础,采用加权系数法建立优化目标函数对机械手的时间-位姿漂移最优轨迹规划模型进行研究,进一步分析机械手的综合精度,得到各参数对机械手精度的影响,最后应用摄动运动原理对机械手进行精度补偿。本文的主要研究工作有以下几点：(1)为了提高装配机械手的精度,综合分析研究机械手静态精度及动态精度,考虑结构误差和传动误差以及机械手连杆挠性变形引起末端位姿误差对机械手精度的影响,分别建立了静态精度模型和动态精度模型,最后在此基础上建立基于旋量的机械手综合精度模型,分析了各个因素对精度的影响规律。(2)为了提高装配机械手的工作效率及准确度,以通过精度研究所得末端位姿为基础,针对装配机械手特定的目标工作状态,建立机械手时间-位姿漂移最优轨迹规划模型,依据以旋量理论为基础的运动学分析,考虑各运动学约束条件,将加权系数法应用到该模型目标函数的定义上,采用惩罚函数法进行问题的求解,最后通过仿真分析得到最优轨迹。(3)根据影响机械手静态及动态精度的各个因素,针对各个因素对机械手所造成的误差,利用摄动运动原理对其进行误差补偿,并建立补偿模型。具体描述了误差补偿的方法,最后通过仿真与理论进行验证,从而较大地提高了装配机械手的精度。