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对于某逆流萃取串级实验装置，在低成本开发过程中，加工和装配的误差影响着直角坐标机器人的定位精度。直角坐标机器人精准操作作业是实验装置顺利完成实验的关键技术要求之一。为保证实验顺利完成，对直角坐标机器人进行标定是至关重要的。机器人运动学标定是提高机器人定位精度的有效途径。本文针对相关技术要求，从运动学标定的建模、测量和参数辨识三个方面展开了系统研究，并在完成实验装置的控制系统软件设计开发的基础上，开展了相应的实验研究。主要完成的工作如下: (1)结合直角坐标机器人的构型特点，采用DH参数法建立了直角坐标机器人的运动学模型，在对待辨识的参数进行分析简化的基础上，建立了直角坐标机器人的末端位置误差模型，并对误差模型的可辨识性和可观测性进行了分析。 (2)为实现低成本标定，对基于几何约束测量的直角坐标机器人运动学标定展开了系统研究，分别研究了点约束、距离约束、平面约束等情况。建立了基于单平面约束和多平面约束的标定模型，并进行了系统的分析。最后，结合球面约束，提出了应用多个己知姿态的平面约束的标定方法。 (3)根据求解模型的非线性特点，采用基于奇异值分解的非线性最小二乘法迭代求解DH参数误差，并通过仿真验证了所提出的标定方法的有效性。 (4)根据实验流程特点，建立了控制系统软件的数学模型，并基于OPC通信实现直角坐标机器人的驱动和实验装置的各项功能。 (5)在上述理论研究与系统开发工作的基础上，利用所研制的物理样机和标定设备进行了标定实验。实验结果表明所提出的标定方法有效地提高了直角坐标机器人的操作精度。 相关研究工作表明，所提出的己知姿态的多平面约束标定方法，可以实现直角坐标机器人快速、低成本标定，有效提高作业精度。