穿透式空气耦合超声在复合材料部件的检测中应用广泛，但对于复杂曲面的复合材料，在进行穿透式超声检测时，难以保证激励与接收探头的中心连线与工件的法线处于同一直线上。针对此问题，提出了基于复杂曲面三维数学模型的多轴机械手轨迹规划算法，实现14轴联动的双机械手同步穿透检测。首先，对于复杂曲面工件使用光学传感器，配合机械手等运动模块，采集得到复杂曲面轮廓数据；其次，拟合获得了工件的三维数学模型；然后，运用三维数学模型以及梯形插值进行运动的加减速规划与插补，分别计算2个机械手的运动姿态，并分解到2个机械手上进行反解，得到完整的运动轨迹；最后，采用双机械手分别夹持空气耦合激励与接收探头对复杂曲面工件进行穿透式超声C扫描检测，进而评价复杂曲面工件内部结构的完整性。实验结果表明：该系统实现了对复杂曲面的自动化穿透超声检测，检测速度最高可达50 mm/s，检测精度最高为0.5 mm；在预制有直径3 mm圆形贴片和边长5 mm直角三角形贴片的复合材料工件上，生成的C扫描图像清晰显示出圆形和三角形缺陷，位置与实际工件一致，验证了所提方法的有效性和准确性。