以蒙皮为代表的航空薄壁件具有外形复杂（自由曲面）、结构尺寸大（机身蒙皮达10 m）、薄壁弱刚性（厚度仅2 mm）等特点,目前制造企业普遍采用肉眼定位/手工切边方式去除蒙皮毛坯边缘加工余量,存在人因误差大、边缘轮廓加工精度低、装配后对缝间隙难控等问题。视觉引导的机器人加工具有视觉定位精准、大范围操作灵活、可多机协同作业等技术优势,为解决上述问题提供了新手段,但测量-加工系统部件的多元性、蒙皮实际装配变形的非刚性、加工路径生成数据的离散性,使得各部件之间位姿参数标定与误差补偿难、曲面变形映射与边缘加工余量计算难、刚度/灵巧度约束下加工路径光顺性控制难,已成为制约视觉引导的机器人加工技术应用的主要难题。为此本文围绕系统位姿参数标定与误差补偿、测点曲面重建与边缘加工余量计算、刀具轨迹生成与机器人姿态优化等开展深入研究,主要研究成果如下:（1）建立机器人测量-加工系统多单元之间位姿变换矩阵同步标定数学模型AXB（28）YCZ,提出封闭式求解与数值迭代求解两种测量-加工系统位姿参数同步标定方法,实现了机器人测量加工系统手-眼坐标系、基坐标系、末端-工具坐标系之间位姿变换矩阵的同步高效求解;定义并数学证明了标定方程AXB（28）YCZ不可解的5条引理,提出测量-加工系统标定过程末端姿态优化选取方法,解决了实际应用时由于机器人末端姿态选取不当导致的位姿参数同步标定方程求解奇异问题。（2）推导加工机器人各关节运动学误差与各单元位姿参数标定误差引起机器人末端微分运动的定量表达式,构造由待辨识位姿误差（包括机器人关节运动学误差矢量和各单元之间位姿参数标定产生的位姿误差矢量）组成的广义运动学误差矢量,提出考虑关节运动学误差补偿的多单元之间位姿误差线性辨识与精确补偿方法,解决了机器人测量-加工系统标定精度受限于机器人关节运动学误差的本质性难题,仿真实验中经辨识与补偿后测量-加工系统位姿参数标定误差降低约85%。（3）定义蒙皮待装配空位曲面重建的边界-骨架几何约束条件,提出基于任意形状内轮廓边界测点的初始曲面快速重建方法,并进一步建立考虑外部作用力、曲面薄板刚度、内轮廓边界特征约束、狭长骨架特征约束等因素的曲面变形优化模型,实现了待装配空位曲面网格模型的精确重建;建立以测地距离为固有几何特征描述符的曲面规范型高效计算模型,提出基于曲面规范型三维匹配与精细化投影的曲面非刚性映射方法,实现了纯弯曲变形条件下蒙皮毛坯边缘加工余量的精确计算。（4）以蒙皮毛坯曲面网格模型和边缘加工余量点为输入数据,提出基于双NURBS曲线最小二乘拟合的刀具轨迹生成方法,生成初始刀具运动轨迹直纹曲面,并进一步建立刀具轨迹光顺优化-偏差控制同步操作目标函数,解决了由测点直接生成机器人加工路径存在的刀具路径点与刀轴矢量抖动问题;建立以末端位姿冗余转角γ为自变量的机器人刚度与灵巧度同步优化目标函数,并采用智能优化算法求解最优机器人姿态,生成了同时满足光顺性、刚度与灵巧度要求的机器人加工路径。在上述研究基础上,依托团队搭建的机器人测量-加工系统完成了双机器人系统同步标定、蒙皮边缘加工余量精确计算与光顺加工路径生成实验,验证本文所提位姿参数标定与光顺路径规划方法的有效性;将所提方法应用于某型号飞机口盖蒙皮样件铣边、某型号客机平尾蒙皮样件铣边、某型号客机翼身装配垫片样件铣削,加工后蒙皮样件边缘轮廓误差和垫片样件厚度误差可满足应用技术要求。