航空航天领域作为国家战略支持,一直是国家大力发展的重点。近年来,航空飞行器设计、制造技术在不断进步,因此对于零件的加工要求就提出了更高的要求,传统的数控机床由于其结构的限制,无法完成对大工件及复杂曲面的柔性加工,因此工业机器人的应用必将为航空航天制造产业的变革提供巨大的推动力。而机器人普通加工中存在的颤振问题严重影响了机器人加工的广泛应用,针对这一现状,本文研究设计了机器人纵扭共振旋转超声加工系统,通过实验研究发现比单一纵振的加工效率大幅提高,切削力减小。主要研究内容如下:（1）建立了非接触电能传输系统的数学模型,基于互感模型得出了电磁耦合器相关参数的计算方法及参数之间的相互关系,分析了各参数对电磁耦合器传输特性的影响机制,为进一步耦合器的结构设计奠定了基础。并对原副边的电路进行电路拓扑的改进,研究了原、副边电路中补偿网络对原副边电路的影响,提升了系统的电能传输能力和传输效率。对机器人非接触电能传输系统的结构及线圈进行了设计,确定了磁芯材料,磁芯结构及线圈。最后,进行了MAXWELL电磁场仿真,分析了两线圈的之间的间隙以及磁芯之间的气隙对耦合系数的影响。（2）在分析了压电材料特性和变幅杆性能参数对机器人超声加工刀柄的影响的基础上,计算了超声加工换能器的主要性能参数。针对纵扭共振旋转超声振动的产生形式,分析了纵扭式变幅杆的应力比例,得出最佳螺旋角度,阐明了刀柄螺旋槽参数对纵扭共振频率和振幅的影响规律,并得出最佳设计参数。最后,对纵扭共振频率及振幅进行检测,纵振和扭振振幅分别为9.3um和4.5um,验证了仿真计算的准确性和有效性。（3）开展了机器人纵扭共振超声铣削和钻削试验。阐明了有无超声振动作用下的铣削力变化趋势及其对加工质量的影响规律,分析了纵扭共振旋转超声振动对铣削接刀痕的影响。开展机器人纵扭共振旋转超声钻削实验,分析了超声振幅对钻削力及孔壁损伤的影响规律。实验结果表明:纵扭共振相比单一纵振平均可降低机器人铣削力约46.7%,铣削表面的平面度降低了约50.4%,孔径偏差平均降低约38.2%,孔壁粗糙度平均降低约36.1%。