飞机蒙皮及飞机壁板等大型薄壁构件在生产加工中需要进行将外层保护胶去除的刻型操作。刻型操作要求在将表层保护胶层刻透的同时不破坏下层蒙皮金属;目前生产过程中刻型操作通过人工完成,人工刻型的精度主要依靠工人的个人经验,无法保证高精度高效率刻型。本文基于电磁变刚度关节设计机翼曲面蒙皮的机器人刻型系统,通过电磁变刚度关节在系统中实现精准的力控制,通过工业机器人完成精确的位置控制。同时设计了针对薄壁零件的多点阵柔性工装夹具;完成了刻型实验。论文主要在以下几个方面进行了研究:1)首先针对FANUC R2000机器人进行运动学建模,利用机器人逆运动学理论求解各关节在轨迹运动中的角度,利用Matlab进行运动仿真分析,计算运动过程中各关节运动角度变化;建立刻型系统的动力学模型,利用动力学模型计算末端刻型力与刻型角度之间的关系并通过Matlab进行仿真验证;2)针对薄壁大型曲面蒙皮零件,设计加工多点阵柔性工装并进行工装系统建模,柔性工装通过真空吸附的方式固定薄壁零件,主体支撑元件具有两个方向的自由度,可完成对自由曲面零件的装夹校形;对工装中关键零部件进行结构力学理论计算及有限元仿真计算;最后计算薄壁零件在该工装装夹下的刚度并通过有限元仿真验证;3)针对电磁变刚度关节进行开环控制仿真,得到电压与输出刚度的关系;应用不同控制原理设计变刚度关节的多种控制策略,包括传统PID控制,BP神经网络PID控制以及模糊PID控制,通过仿真得到各控制策略的控制参数并得到最优控制策略;4)搭建并进行刻型实验:实验前对刻型系统进行离线编程仿真,得到机器人工作代码,同时对刻型力进行仿真计算。设计三组刻型实验,分别为已知曲面刻型实验,未知凸曲面刻型实验以及未知自由曲面刻型实验,记录刻型过程中的末端接触力,观察运动轨迹以及下层金属是否被划伤。