随着综合国力的不断提升,我国航天事业取得巨大成就。研制出的大型精密光学仪器的型号不断增多,对航天产品的装配精度也提出了更严格的要求。这些仪器往往具有重量大、精度高、调整过程复杂等特点。目前,产品的装配任务主要依靠人工操作,装配周期、精度及可靠性与操作人员的经验有较大的关系。因此,将大型工业机器人引入航天制造领域,发展高精度的自动化装配技术,能够实现航天装备的高精度和可靠性,是解决航天产品高精度装配困难问题的有效途径。本论文文以空间天文望远镜的装配为研究背景,以KUKA KR1000Titan型大型工业机器人为实验对象,开展大型工业机器人自动化装配领域标定技术研究。主要进行了以下几方面的研究工作:(1)研究了国内外自动化装配领域的机器人标定技术研究现状,并将机器人系统引入航天领域的装配任务中。解决了传统方法过于依赖人工经验手动装配的问题,提高装配效率,缩短航天装备生产周期,降低生产成本。(2)完成了机器人运动学分析与建模仿真。采用经典的D-H建模法建立了KUKA KR1000Titan型工业机器人的运动学模型,并进行了正逆运动学的分析,并采用MATLAB软件对建立的模型进行仿真,验证了运动学模型的正确性。(3)提出了大型工业机器人运动学标定模型及精度补偿方法。分析了工业机器人运动学参数误差来源,新加入了坐标系转换误差和激光跟踪仪瞄准靶球安装误差至误差建模中。并在改进的D-H(MD-H)运动学基础上建立了机器人微分误差模型,推导出基于最小位置误差的标定模型。然后采用激光跟踪仪对法兰盘连接靶球进行实时测量来获得机器人末端的位姿,采用L-M(Levemberg-Marquardt)算法与L-S(Least Square)算法相结合进行参数辨识,对机器人进行补偿和定位。(4)机器人运动学标定实验研究。为验证辨识方法的有效性,采用KUKA KR1000Titan机械臂结合Leica激光跟踪仪在实验室完成运动学标定实验。通过激光跟踪仪对末端靶球进行测量来获得实际位姿数据,并采用改进的迭代最小二乘法辨识出误差参数。最后根据计算结果对机器人进行修正与补偿,完成运动学标定过程。实验结果表明,经过标定补偿后的机器人末端平均定位误差由1.122 mm降低到0.340 mm,平均定位精度提升了约70%,补偿后机器人的绝对定位精度得到明显改善。综上所述,本文提出的适用于航天领域自动化装配的大型工业机器人标定与精度补偿方法不仅能够准确计算出标定模型中的各项参数,精度补偿取得显著效果。同时具备一定通用性,对其他大型工业机器人的标定与精度补偿具有重要指导意义。