串联型工业机器人具有高柔度性、自动化程度高、价格低廉等优点,在制造大尺寸、复杂形状构件时有显著优势,广泛应用于航空航天、船舶工业和汽车零部件制造等领域。但该类工业机器人的低刚度特性常影响其精度和动态性能,进而引起加工不稳定等问题。如在机器人铣削加工中,因机器人自身刚度不足和刚度动态变化的综合作用,铣削力会引起机器人末端铣刀不断偏离预定轨迹,从而导致铣削过程中的瞬时切削厚度发生变化,使工业机器人产生颤振问题,这不仅严重影响了被加工材料的加工表面质量,还会加剧刀具的磨损与减少机器人的使用寿命。基于以上问题,本文主要工作是针对串联型工业机器人的关节刚度进行辨识,分析不同姿态的机器人总体刚度变化,进行了铣削实验,分析机器人铣削姿态对铣削力和加工表面质量的影响。主要内容如下:（1）本文分析KUKA KR60-3工业机器人的结构特点,采用改进型D-H法建立了工业机器人的运动学模型,通过矢量积法推导了速度雅克比矩阵和力雅克比矩阵的解析式,推导得到机器人刚度模型与关节刚度间的映射关系,并基于此建立机器人静刚度模型。（2）采用基于负载检测与形变检测的关节刚度辨识方法,创新性地提出了基于三维点云的机器人末端变形测量,通过重复采集误差实验、平移误差实验、扭转误差实验验证了双目结构光三维扫描仪获取机器人末端变形方法的可靠性,与采用激光跟踪仪获取机器人末端变形相比,本文提出的方法在保证精确度的同时,加载前后一次采集便能够获得机器人末端6个变形量,且不需要经过复杂的解耦过程,具有较高的可操作性与通用性。（3）设计了关节刚度辨识实验。首先选取多组机器人姿态,在机器人末端添加稳定负载,然后采用力传感器和三维扫描仪分别得到机器人末端负载与形变,最后辨识得到KUKA KR60-3的关节刚度。（4）分析铣削姿态对铣削力和加工质量的影响。设计了铣削实验,在相同铣削参数下,以四组不同的铣削姿态对6061铝合金进行铣削加工。求解机器人各个铣削姿态下的刚度椭球,以刚度椭球体积作为整体刚度评价,并计算力-线刚度椭球和力-角刚度椭球最大刚度矢量与加工方向的夹角,研究其与铣削力、加工表面质量的规律。实验结果表明,机器人加工方向与力-线刚度椭球最大刚度矢量的夹角越小,铣刀轴向铣削力越小,加工表面质量越好,但该规律存在限制条件,适用于夹角较小的情况,当夹角趋于90°,该规律不适用。