现代航空工业的不断发展，对飞机的装配效率、装配质量提出了越来越高的要求，先进自动化装配系统和柔性自动化装配技术在现代飞机制造过程中正得到更多的应用。本文在深入研究国内外轻型自动化装配系统发展现状的基础上，设计了自主移动式自动制孔系统的关键核心部件——自主移动机构，并在此基础上对自主移动式自动制孔系统的应用工艺进行了研究。主要工作和研究内容如下：1.结合飞机装配具体工艺要求，确定了飞机装配自主移动机构系统的功能与性能指标。分析了自主移动机构的设计要点，概述了自主移动机构的控制系统方案。最后提出了两套自主移动机构设计方案；2.基于反螺旋理论对自主移动机构进行了分析，并应用机构结构分析理论，完成了调姿运动位置反解算法和机构杆数综合，在对比分析基础上，优选了自主移动机构方案；3.对自主移动机构进行了详细设计，建立了自主移动机构的3D模型。应用有限元法对机器人整体框架进行了静力学分析。构建了自主移动机构虚拟样机模型，对自主移动机构的调姿运动性能进行了分析；4.阐述了自主移动系统自动化制孔工艺的关键技术，针对飞机装配单向压紧制孔工艺，应用有限元手段对其关键工艺参数——压紧力和预装配紧固件安装位置进行了分析，给出了合理的压紧力值和预装配紧固件安装位置。在上述基础上，完成了自主移动机构样机的研制。该系统运行平稳，具备了飞机表面自动化制孔所需的行走功能和法向调姿功能，达到了预期的设计性能，为国内自主研发飞机自动化装配系统提供了技术支撑。