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实现复杂三维结构体及小刚度零件的自动装配问题极其困难.本文解决了此类零件难以夹持以及夹持变形的难题,分别设计了针对复杂结构的本体件快换夹持器,针对小刚度零件的气囊柔性夹持器以及针对微小平板类零件真空吸附式夹持器.并融合高精度调整技术以及合理的检测技术设计了一台面向多种复杂零件的高精度人机协同装配系统.使用ABAQUS仿真计算了气囊柔性夹持器对小刚度零件夹持变形的影响,零件特征面的弹性变形仅为1μm.采用装配间隙仅为3.2μm的轴孔对位装配实验证明了该装配系统能完成零件间2-3μm高精度装配.该装配系统能够解放劳动力,提高生产装配的自动化.