本文针对飞机机翼翼梁这种长度尺寸极大、加工要求极其严苛的大型零部件的钻孔加工任务,在研究现有的机器人自动化柔性钻孔加工方案的基础上提出进一步的改进措施。创新性地提出了整体移动式混联加工机器人作为飞机机翼翼梁的钻孔加工装置,整体移动式混联加工机器人有加工模式和步行模式两种工作模式,加工模式下机器人构型为并联机器人,具有并联机器人所具有的强度大、精度高、无累积误差等优点,完美地解决了现有的翼梁钻孔的强度、精度、刚度不足等问题。更重要的是在步行模式下机器人构型为混联机器人,通过机构的重构以及借助于支链末端锁紧环和支撑基座锁紧销的配合使用,实现机器人快速稳定的步行,这对大型零部件的加工提供了一种新的解决思路。本文进一步对整体移动式混联加工机器人的两种工作模式作了详细分析,对整体移动式混联加工机器人进行了加工模式的运动学参数建模及求解分析。通过广为采用的坐标变换法来进行逆运动学求解,采用一种基于雅克比矩阵的数值方法进行了正运动学求解。这种方法求解快速且受初值选择的影响较小,具有工程实用性。并通过数值仿真分析相互验证了本文逆运动学解法和正运动学解法的正确性。机器人工作空间的大小及形态是其运动学性能的重要指标。本文提出了基于几何法结合Matlab/Sim Mechanics软件的集成仿真法。基于Matlab/Sim Mechanics软件的集成仿真法求解工作空间的原理是:利用Sim Mechanics库搭建出机器人的机构模型,再通过在模型中添加驱动器模块、传感器模块和控制器模块等,最终可跟踪并获取机器人执行模块的瞬时位置,依据几何法的求解方法绘制出机器人的工作空间。Matlab/Sim Mechanics集成仿真法求解速度快,求解结果效果较好,更加适合解决工程问题。本文基于全域性能指标理论,提出了Jacobian/Hessian矩阵条件数的倒数在整个工作空间内平均值的近似计算方法,借助大样本的位形采样点,充分逼近性能指标的理论精确解。基于串联机器人Jacobian矩阵和Hessian矩阵的快速建立方法,针对本文构型进行了加工模式下机器人Jacobian矩阵和Hessian矩阵的搭建。进一步本文综合了全域性能指标和全域性能波动指标两大理论,据此可确定出全域运动学性能优异且性能波动较小的机构尺度参数的取值范围。对机器人进行运动学参数仿真的结果显示,尺度优化后的机器人运动更加平稳、控制精度更高,从而证实了本文提出的机器人机构尺度优化方法的合理可行性。针对整体移动式混联加工机器人的步行阶段,进行了步态的规划,支链末端的轨迹规划,关节角度的求解。采用MATLAB软件进行数值仿真,具体是运用MATLAB/Sim Mechanics工具箱进行机器人结构的搭建,对步行模式进行了数值仿真。仿真结果表明步行方案的可行性,为后续的研究和改进提供了重要的理论参考。