针对卫星特殊部件的装配需求，为了使机器人具有适用不同工况的柔性并在卫星多变的装配工况中获得较高的应用效率，本文研究视觉引导与力反馈控制下的机器人装配技术，给出一种视觉与力觉结合的机器人装配方案: 在装配孔位安装辅助销钉，通过视觉引导将部件引导至销钉的锥面导向范围内，而后在销钉导向下对机器人采用力反馈控制，实现工件的准确装配到位。采用红外相机结合合作靶标的方式实现稳定地视觉识别与目标定位，设计了探针式测量工具，并给出测量方法，实现了目标点位的柔性便捷测量。给出了一种已知空间对应点对条件下，求位姿变换矩阵及机器人目标位姿的计算方法。采用力/位混合控制方法实现柔顺销钉导向控制。实验结果表明: 装配对应孔位的测量匹配误差在2.9 mm以内，机器人在视觉引导下，可以将工件运送至销钉的导向范围内，并在销钉导向及力反馈控制下将工件准确装配到位，力控制阈值为30 N。证明了本文所采用的技术可以满足卫星部件装配的工程实施要求。

在单目线结构光传感器测量熔覆层尺寸的实验中，为简化单目测量系统标定工具、快速调节测量系统的扫描方向，设计了十字标定板和位姿可变载物台。利用十字标定板可以标定相机和激光平面；将十字标定板和位姿可变载物台结合使用，可标定测量系统的扫描方向并进行调节，避免了激光投射器自身偏角带来的误差。整个标定过程只需要同一个标定板，简化了实验工具；载物台位姿可变，满足快速标定、实时调节扫描方向的条件；该装置操作简单、具有直观的标定结果，对熔覆层的测量误差小于0.05 mm。

相对位姿估计是机器人视觉领域的研究热点。通过两帧数据来估计相机的六自由度位姿变换。充分挖掘TOF相机优势，提出了多个有效算法，用以保证估计精度。采用迭代最近点(ICP)算法估计位姿变换，为了克服ICP算法迭代发散问题，利用尺度不变特征点对估计初始值。为了提取有效特征点，根据统计学原理尺度化灰度图像，提高图像对比度。为了提高相机的测量精度，根据曝光时间越长，测量精度越高的原理，提出了融合多帧数据算法，使得融合后的数据帧中每个像素值均是在最长合理曝光时间下采集得到。同时提出了度量两个六自由度位姿变换差异的算法，并首次利用其跟踪ICP迭代过程。实验证明提出的算法可以有效估计相机六自由度位姿变换。

根据靶面上人为设置的多个标识点之间的几何关系随靶面姿态的变化而变化的特性,设计出一种快速准确的光束-靶面入射角测量算法,满足光束到靶入射角测量的任务需求。在提取靶面已知特征点的基础上,采用光学传感器的内参数,测量出光束到靶入射角,此算法以非接触的方式完成光束到靶入射角的测量。为了验证算法的有效性和实用性,开展了仿真实验,结果表明该方法具有较高稳定性和可靠性。