随着现代工业的发展,具有曲面外形、厚截面等复杂形状零件的检测越来越多,且对检测精度、检测速度以及可靠性的要求越来越高,这就对超声无损检测技术提出了新的挑战和问题。目前针对曲面零件的缺陷检测仍然采用人工检测的方式,采用人工检测的方法劳动强度大、效率低,很难控制探头完成均匀扫查,也很难控制探头能够准确对准复杂曲面表面法线方向,容易造成漏检或者误检而引发事故。为了解决曲面零件的自动超声检测问题。将现代机器人技术与超声检测技术相结合,可以发挥机器人的灵活性强、自动化程度高等特点,是未来无损检测技术的重要发展方向。本文以曲面工件的自动化超声检测为目标,搭建了一套机械手辅助超声无损检测系统,并针对检测过程中探头的自动对正方法、机械手扫查轨迹规划、超声信号采集成像等问题进行了研究,最后进行了实验验证。结果表明,本系统能够完成小型曲面工件的自动化超声无损检测,并具有广泛的应用前景。本文的主要研究内容如下:（1）设计了针对曲面试件的机械手辅助超声无损检测系统。硬件部分主要包括机械手运动控制系统、曲面测量系统和超声检测系统等。软件部分采用模块化设计:主要功能包括超声信号的采集存储、信号的降噪、特征提取、超声信号的C扫成像等部分。（2）研究了曲面工件检测中探头的对正问题。分析了超声在界面时的传播特性和曲面工件检测时探头对正问题。根据D-H方法建立了机械手运动学模型,为后续机械手控制和探头对正调整提供了理论依据。提出了一种基于激光测距的探头自动对正算法,并对算法的实现过程进行了详细介绍。（3）研究了曲面工件机械手扫查轨迹规划问题。基于ROS系统搭建了机械手的运动控制开发平台,实现了机械手的碰撞检测、关节空间规划和笛卡尔空间规划。提出了曲面工件扫查时机械手轨迹规划的方法,以及扫查轨迹和超声信号同步采集等问题。（4）搭建了一套超声无损检测系统实验平台,为了验证前文工作的正确性和可行性,设计了探头自主对正实验和曲面板材检测实验,并分别制定了相应的实验方案。结果表明探头的平均入射角度为2.246°,满足超声信号采集要求。曲面板材C扫图像与试件中模拟缺陷基本一致。该论文有图85,表8个,参考文献91篇。