自动制孔末端执行器是机器人自动制孔系统的关键部件。其主要功能是对被制孔曲面进行外法向矢量的测量与计算,在进行法向姿态调整后实施自动制孔。与大型专门定制的自动制孔设备相比,机器人自动制孔系统更具柔性化、模块化、低成本的优势。因此,自动制孔末端执行器在航空制造与装配业中具有广阔的应用前景。本文针对飞机装配需要大量精确制孔的需求,在国家自然科学基金的支持下,设计一种基于Stewart平台的并联型自动制孔末端执行器。相比串联型的末端执行器,其刚度更大,动态精度更高。在结构设计的基础上,提出曲面法向矢量的快速测量和计算方法并对法向测量单元进行运动学分析;在动力学分析的基础上,设计末端执行器法向调整的控制策略;最后提出末端执行器的刚度计算方法并进行计算,为末端执行器的振动控制提供理论依据。论文主要研究内容如下:(1)基于Stewart平台设计并联型自动制孔末端执行器,包括制孔单元、法向测量单元、法向调整单元和进给单元。在此基础上,对末端执行器的自由度进行计算。(2)在结构设计的基础上,提出曲面外法向矢量计算方法,并对法向调整单元进行运动学分析。仿真结果表明,该方法测量和计算曲面外法向矢量的精度明显高于三点平面法。(3)用拉格朗日法和牛顿-欧拉法相结合的方法,建立自动制孔末端执行器的法向调整单元动力学方程,分析法向调整单元动力学特性。建立法向调整单元和制孔单元的Sim Mechanics模型,为其动力学控制提供基础模型。(4)在动力学分析的基础上,提出法向调整单元滑模变结构控制策略,并与PID控制进行对比。结果显示,滑模变结构控制动态精度高于PID控制。(5)对末端执行器刚度进行计算,为其振动控制提供理论依据。