大型复杂构件,如风电叶片、航空结构件、高铁车体构件等,其自由曲面外形尺寸精度与表面粗糙度对提高其流体动力学性能至关重要,需要通过先进的光整加工技术实现高精度制造。基于移动平台搭载机械臂、机械臂法兰安装末端执行器构建的机器人移动加工系统为大型复杂构件的高效精密加工提供了新思路。本文基于机器人移动加工系统设计了一种三自由度并联末端执行器,结合虚拟系数的全并联机器人广义运动/力传递指标,提出了一种并联机构顺应设计指标,通过顺应设计指标完成了并联末端执行器的尺度优化,实现了大型复杂构件自由曲面的顺应加工。本文的主要研究内容如下:设计了一种三自由度并联末端执行器。通过研究典型的六自由度并联机构和少自由度并联机构,确定移动加工机器人并联末端执行器采用具有灵活定位能力的1T2R构型。基于实验室移动机械臂平台,设计了3-RRS并联末端执行器;推导了3-RRS并联末端执行器的运动学公式,借助螺旋理论求解出3-RRS并联机构的雅克比矩阵,为并联末端执行器的灵巧度分析提供了理论基础。分析了并联末端执行器的顺应工作空间。通过深入分析大型复杂构件磨抛加工的特点,确定了并联末端执行器位姿顺应的约束条件。提出了顺应工作空间的概念,与并联机构的一般工作空间相比,顺应工作空间的优点是可以指示出可达的磨抛区域。给出了两种计算顺应工作空间的方法,正解法较为直观但计算复杂度高,逆解法则更加方便有效。以3-RRS并联末端执行器磨抛加工球体为例,计算出顺应工作空间验证上述方法的有效性。完成了移动加工机器人并联末端执行器优化设计。结合一种基于虚拟系数的全并联机器人广义运动/力传递指标,重新定义顺应工作空间,并提出顺应设计指标的概念,以此进行了并联末端执行器的设计优化,分析了优化后的3-RRS并联末端执行器的工作空间和灵巧度;通过仿真分析验证了优化后3-RRS并联末端执行器可以对风电叶片进行顺应加工。构建了并联末端执行器轨迹跟踪实验平台和移动加工机器人并联末端执行器力控打磨实验平台。针对所研制的3-RRS并联末端执行器进行了轨迹跟踪实验,分析了轨迹跟踪的平均误差、最大正偏差和最小负偏差,证明了3-RRS并联末端执行器有较高的运动精度。基于移动加工机器人并联末端执行器力控打磨实验平台进行了力控打磨实验对3-RRS并联末端执行器的顺应加工性能进行评估,证明3-RRS并联末端执行器可以顺应风电叶片的自由曲面型面变化。通过理论分析和实验验证得到与工件表面正交的打磨力与舵机输入电流呈线性关系,且打磨力上下波动最大±2N。证明了移动加工机器人并联末端执行器可以有效地完成大型复杂构件自由曲面的顺应加工任务。