由于机器人制孔技术具有自动化程度高、工作性能稳定、可达性好等优点,在航空制造业中广泛应用。但是,与数控机床的刚度相比,串联型6自由度工业机器人的系统刚度较小,不利于提高机器人制孔质量。因此,为了获得高质量的制孔,非常有必要改善机器人末端刚度性能。本文采用数值模拟以及实验研究的方法分析位姿对机器人末端刚度性能的影响规律,通过优选位姿来改善机器人末端刚度性能。本文研究成果在基于机器人末端整体线刚度性能最优原则,选择较佳的机器人制孔位姿来提高制孔质量方面,具有实际的工程应用价值。首先,根据FANUC R-2000i型机器人各连杆坐标系的原点在同一个平面特点,建立了机器人等效机构模型,再依据机器人钻孔的实际情况,建立了机器人钻孔位姿求解几何模型。通过本文提出的“平面几何法”求出4种机器人钻孔位姿,并通过实验证明了该方法的正确性。其次,将机器人的整体传动系统分解为6个独立的子系统,基于等效刚度原则,根据关键零部件刚度计算的经验公式,求解出机器人6个关节的刚度理论值。再次,采用数值模拟以及实验研究的方法分析了位姿对机器人末端刚度的影响规律:当机器人处于同一种位姿时,机器人末端y方向的刚度大于x方向、z方向的刚度;位姿对机器人末端y方向刚度影响程度最大,对z方向刚度影响程度最小;在4种位姿的机器人中,第4种位姿的机器人末端x方向、y方向、z方向的刚度最大,并且整体线刚度性能优于其它3种位姿机器人末端整体线刚度性能。此外,对不同种位姿的机器人进行了模态分析。最后,搭建机器人钻孔实验平台。确定制孔末端执行器的关键参数以及相应的钻削用量。对不同位姿的机器人进行了钻孔实验,以孔的圆度和直径尺寸误差来评价机器人钻孔的质量。最终实验结果表明,基于机器人末端整体线刚度性能最优原则,选择相应的机器人钻孔位姿,有利于提高钻孔质量。