机器人的位姿精度是指机器人末端执行器的实际位置与标准位置（理论位置、理想位置）之间的差距，差距越小，精度越高。衡量机器人位姿精度的指标包括位姿准确度和位姿重复性。机器人的位姿准确度表示指令位姿和从同一方向接近指令位姿时的实到位姿平均值之间的偏差，它包括位置准确度和姿态准确度，如图4-4所示。

图4-4　机器人位置准确度和重复性示意图

机器人位姿的重复性表示对同一指令位姿，从同一方向重复响应n次后实到位姿的一致程度，如图4-5所示。

图4-5　机器人姿态准确度和重复性示意图

机器人关节上的角位移一般用编码器和光栅进行测量，但编码器和光栅受到温度变化等因素的影响较大，因而目前的商用机器人的绝对定位精度却很低，仅为毫米级，无法满足高精度位置控制要求，需要通过补偿来提高绝对定位精度。商用机器人一般只给出重复定位精度指标。

机器人重复定位精度是在相同条件下，一定距离范围内，机器人重复运动到同一指令位置，其实际位置与理论位置的偏差，如图4-4所示。重复定位精度是工业机器人最重要的性能指标之一。机器人重复定位精度比较高，现在主流的工业机器人，重复定位精度高于±0.02 mm，在机器人工作空间范围内的绝对定位精度一般大于±1 mm。

4.3.2.1　工业机器人位置准确度和重复性测量

工业机器人位置精度包括位置准确度和重复性，它们可以按照GB／T 12642—2013／ISO 9283：1998《工业机器人　性能规范及其试验方法》的规定进行，其具体的测量方法包括定位探针方法、轨迹比较方法、三边测量方法、极坐标测量方法、三角测量方法、惯性测量方法、三坐标测量方法和轨迹描述方法等，可以根据测量条件选用合适的测量方法。

1）位置准确度测量

对于工业机器人，其位置准确度表示指令位置与从同一方向接近指令位置的平均位置之间的偏差，它表示机器人对同一指令位姿与从同一方向重复n次后实到位置的一致程度；具体而言，就是机器人的指令位置与实到位置集群重心之差，如图4-4所示。机器人的位置准确度规定为

式中，、和分别为同一位姿重复测量n次后获得的位置集群中心的x坐标、y坐标和z坐标；x c、y c和z c分别为指令位置（理论位置）的x坐标、y坐标和z坐标；xj、yj和z j分别为第j次测量实际位置的x坐标、y坐标和z坐标。

对某一指令位置，在规定的条件下进行重复运动，并测量实际位置值，填入表4-1。　　

表4-1　位置坐标重复测量结果

2）位置重复性测量

位置重复性表示对于同一指令位置，从同一方向重复响应n次后实到位置的一致程度。对某一位姿，它是以位置集群中心为球心的球半径RP l值。

对表4-1中的测量数据进行统计分析，可以确定该机器人的位置重复性为

RP l＝±3Sl　（4-16）(www.daowen.com)

其中

式中，、、为实到位置的平均值；xj、yj、zj为第j次实到位置。且

4.3.2.2　工业机器人姿态准确度和重复性测量

工业机器人姿态精度测量也可以按照ISO／TR 13309：1995《操作型工业机器人》的规定进行，常用的测量方法包括惯性测量方法、三坐标测量方法、激光跟踪仪和基于CCD的测量方法等。

可以测量机器人默认的末端执行器坐标系（定义在机器人末端连杆法兰上）的位姿精度，也可以测量机器人实际安装的末端执行器TCS（TCP）的位姿精度。具体方法是选取机器人末端执行器的一系列典型位姿进行重复运动，并同时测量机器人末端执行器的姿态。

1）姿态准确度测量

对工业机器人而言，其姿态准确度表示机器人对同一指令姿态与从同一方向重复n次后实到位姿态平均值一致程度，如图4-5所示。在ISO／TR 13309：1995规定的测试条件下，机器人的姿态准确度规定为

其中

式中，、和分别为同一姿态重复测量n次后获得的姿态角（欧拉角）中的俯仰角、横滚角和偏航角的平均值；a a、b b和c c分别为指令位置（理论位置）的姿态角（欧拉角）中的俯仰角、横滚角和偏航角的值。

对某一指令姿态，在标准规定的测量条件下进行重复运动，并测量出实际姿态值，填入表4-2。　　

表4-2　姿态重复测量结果

将表4-2中的数据代入式（4-20）和式（4-21）可以确定机器人姿态准确度。

2）姿态重复性测量

按照ISO／TR 13309：1995，姿态重复性为：①以位置集群中心为球心的球半径RP l值；②围绕姿态角度（俯仰角、横滚角和偏航角）的平均值、和的角度散布±3S a、±3S b、±3S c，其中S a、S b、S c为标准偏差。

利用表4-2中的数据，代入式（4-22）～式（4-24）可以获得姿态重复性。