光学元件是光学系统的核心部件,大口径光学元件具有空间角度分辨率高、光线收集能力强等优点,非球面光学元件可以极大地简化光学系统的结构和重量。随着对光学系统的要求不断提高,大口径复杂面型光学元件作为光学系统的重要部件,广泛地应用于光学领域中。气囊抛光技术、计算机控制小磨头抛光技术等都是光学元件加工的重要方法,而这些技术在抛光大口径复杂面型的光学元件时,都具有一定的局限性。抛光压力是光学元件加工过程中的关键参数之一,如何控制抛光磨头与工件之间的压力恒定,是保证抛光质量的重要问题。本文建立了机器人抛光系统,并对其关键技术进行了研究。针对大口径的光学元件,设计了一种新型球形公自转末端抛光工具,增大了其可加工工件的曲率,同时扩大了球形磨头自转与公转的速度比;并且提出将球形公自转末端抛光工具和力传感器安装于六自由度工业机器人末端,基于智能控制策略通过实时抛光压力对机器人的位姿进行调整,保证抛光压力恒定。本文主要包括以下几个方面:（1）结合Preston经验方程和赫兹接触理论,建立了公自转球形磨头抛光光学元件的数学模型,通过分析接触区域的形状、尺寸、压力分布和速度分布,建立球形磨头的去除函数模型,并且对不同公自转速度比情况下的去除函数形状进行仿真对比。通过分析仿真结果,确定了球形磨头的公转运动和自转运动对抛光结果的影响。（2）根据末端抛光工具的优化方向和要求,针对大口径复杂面型元件的抛光,设计了一种新型球形公自转末端抛光工具。通过在末端抛光工具中加入内啮合传动结构和行星传动结构,将球形磨头的位置进行上移,解决了一般球形公自转抛光工具在加工工件的曲率和自公转转速比方面受限制的问题,提高了末端抛光工具的适用范围和加工效率。（3）建立了机器人抛光系统的整体系统,包括工业机器人、末端抛光工具、计算机、工件及工作台。针对机器人抛光系统,基于D-H模型的XZ变换的方法,确定了六个旋转关节的坐标系。相对于基座坐标系,对机器人抛光系统的末端的位姿,进行了变换矩阵的推导。基于机器人逆运动学,计算机器人的逆解。对重力传感器的检测数据,通过重力补偿策略,消除了抛光工具等部件重力的干扰。（4）基于机器人抛光系统中的力-位移控制策略,设计控制策略的框架,并使用Simulink工具箱对常规PID控制器、模糊PID控制器和模糊神经网络PID控制器进行了搭建,以阶跃信号作为系统输入,分别进行仿真实验,基于不同控制器产生的阶跃响应的结果进行对比和分析。