随着我国航空业的发展,具有载重大,精度高等特点的指向机构越来越受到关注。球面并联机构具有载重大,可靠性好的特点。然而,精度问题一直制约着其在指向机构方面的应用。为此,本文以2-DOF球面并联指向机构样机为研究对象,分别从机构的误差建模,误差分析,误差参数辨识和误差补偿方面进行理论分析研究,最后通过实验对样机进行了误差标定和补偿。首先,对指向机构进行运动学分析,建立了考虑误差参数的位姿描述,得到了机构的运动学反解和运动学正解。通过微分法建立单支链误差模型,并通过环路增量法构建了球面并联指向机构的指向误差模型。其次,对并联指向机构的误差源进行分类分析。在静态误差分析中得到了各误差参数与实际误差源对应关系,依据误差模型得到了误差参数对末端指向精度的影响,并得到了各误差参数的灵敏度。在动态误差分析中,简化了含间隙转动副模型,并借助Adams软件分析了机构运动中间隙对末端指向精度的影响。然后,基于多重共线性检测设计了一种分组回归分析的方法,得到了辨识模型中相关系数向量及其对应误差参数的相关关系式;基于矩阵条件数设计了一种继承搜索方法对指向位形进行优选;基于最小二乘法和遗传算法进行了参数辨识仿真研究。对基于运动学误差参数和非运动学误差参数的补偿方法进行了研究。最后,对指向机构进行零位粗标定;设计了一种基于位置测量的指向误差测量方法,并借助激光跟踪仪的位置测量功能对球面并联指向机构进行了指向误差标定,得到了末端指向误差数据;通过实验验证了两种补偿方法的可行性。