改革开放40年来,我国经济、社会等快速发展,城镇化进程加快推进,城市雕塑需求量巨大且不断增加。然而传统雕塑设计制作方法工艺复杂、局限性大,无法满足现代城市雕塑设计制作需求,将被数字化设计制作方式逐步替代。机器人凭借多轴灵活性、通用性强、工作空间大等优点,在数字化雕塑制作方面具有独有优势。通常采用机器人本体集成机器人雕塑加工装备对雕塑进行加工,但要加工大型双面薄壁雕塑仍需解决机器人加工轨迹产生、轨迹优化、误差控制、雕塑模型处理等问题。针对多侧加工时轨迹错位问题,本文通过分析加工装备在CAM空间和作业空间中的映射关系,提出建立两空间映射一致性方法及轨迹配准方法,减小轨迹错位偏差。针对机器人本体几何参数误差的标定问题,本文利用单轴旋转法实现本体几何参数和零位参数的解耦标定。利用激光跟踪仪获取机器人各轴单独旋转时机器人末端点位置信息,通过双圆拟合方式获取各轴轴线,并建立实际机器人运动学模型,最后利用D-H法分别求解实际机器人的几何参数和零位参数。根据大型双面薄壁雕塑的特点,本文给出雕塑模型分割原则,论述模型分割方法,实现大型雕塑组件化加工。针对双面薄壁雕塑刚度差,采用现有方法无法加工的问题,利用最大轮廓轨迹优化法优化机器人加工轨迹,使双面薄壁雕塑精加工时与未加工毛坯相连,提高被加工雕塑组件的刚度。最后,利用标定后的机器人雕塑加工装备加工雕塑组件,验证了空间映射一致性建立方法及最大轮廓轨迹优化法提高双面薄壁雕塑刚度的有效性。通过对雕塑的加工拼接,验证了机器人加工大型双面薄壁雕塑的可行性,在城市雕塑制作中具有好的应用前景。