为解决含有弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构的3T2R型高灵巧性机器人的刚度辨识问题，提出一种机器人刚度辨识方法。分析机器人紧凑性和经济性复合式构型设计的结构特点及作业姿态调整高灵巧性的运动特点，构建机器人雅可比矩阵，并建立机器人末端变形模型，分析机器人弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构对机器人末端变形的影响；考虑机器人弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构的共同作用影响及机器人弱刚性大变形的结构特征，进行机器人关节刚度辨识，并对移动关节3进行变刚度建模。实验结果表明，所提方法比常规刚度辨识方法辨识出的机器人关节3、关节4和关节5的刚度分别增大了146.59%、30.18%和36.07%;在所选6组机器人位姿处末端综合变形实测值和理论计算值的误差率为4%～6%,验证了所提刚度辨识方法的有效性。