SCARA机器人作为一款经典的工业机器人,被广泛应用于各类工业领域中。作为一类复杂的非线性机械系统,机器人的控制精度对其工作性能有着很大影响,在实际工作中,机器人由于受到外部干扰和诸多不确定性的影响,轨迹跟踪性能变差,因此有必要对SCARA机器人的高精度控制问题进行深入研究。本文以SCARA机器人作为研究对象,针对机器人的不确定性,对系统进行参数辨识研究,获得相对精确的动力学模型;在控制层面对不确定性加以分析,进行滑模控制器设计同时削弱不确定性带来的不利影响,通过仿真和实验验证所提滑模控制方法的有效性,以提高SCARA机器人的控制性能。本文的主要研究成果如下:首先,对SCARA机器人机械结构进行设计。根据实际工况确定机器人的主要技术参数及传动方案,对机器人进行结构设计和轻量化设计,通过有限元分析校核强度,同时对关键零部件进行选型设计与计算,确保机械结构的可靠性和稳定性。然后,对SCARA机器人进行运动学和动力学研究。利用D-H方法对机器人进行运动学建模,并对正、逆运动学进行求解,同时开展运动学仿真分析,验证正逆运动学方程的正确性。采用Lagrange方法对SCARA机器人进行动力学建模,利用Adams软件进行动力学仿真分析,验证动力学模型的合理性。其次,对SCARA机器人进行参数辨识研究。设计了分步辨识的方法,首先分析了摩擦现象和常见的摩擦模型,使用Stribeck模型对机器人关节进行摩擦建模,分别设计了基于最小二乘法和基于遗传算法的摩擦参数辨识方法,通过摩擦前馈补偿实验进行对比,得到更为精确的摩擦参数。依次对SCARA机器人进行线性化处理、激励轨迹设计和参数估计,得出惯性参数辨识结果,最终完成参数辨识。再次,对SCARA机器人的控制系统进行设计。分析了滑模变结构控制方法的基本原理,设计了基于指数趋近率的滑模控制方法并进行改进,避免了传统滑模控制的高频抖振问题。对不确定性进行分析,在控制算法中加入高阶鲁棒项以消除不确定性的影响,进一步提高滑模控制的精度和稳定性,同时基于Lyapunov理论对算法进行稳定性证明,通过MATLAB对滑模控制方法进行仿真研究。最后,对SCARA机器人开展实验研究。设计并搭建了SCARA机器人实验平台,确定了实验的方案流程,通过实验验证所提滑模控制方法的有效性。实验结果表明,该控制方法能有效应对不确定性的影响,SCARA机器人的控制性能得到了显著提升,实现了高精度控制的良好效果。