随着现代高新科技的发展，各行各业对光学元件的质量要求越来越高，特别是对大型非球面的需求与日俱增。传统的抛光加工方法往往受限于抛光工具、工作范围或加工成本等的限制，无法满足大型非球面零件的加工要求。因此如何提高加工效率，降低加工成本成为超精密加工领域的一项急需解决的难题。气囊抛光是90年代提出的一种新型抛光技术，通过“进动”加工、设定偏移角等方式实现对待磨工件各个方向的加工作用，规避单点加工中中心去除速度为零的问题，抛光效果良好。但目前的研究，对气囊采取的是位置控制，即用气囊形变控制抛光法向力，未能从根本上解决力位耦合问题。机器人抛光技术是以工业机器人手臂为支撑平台，通过在机器人末端安装执行机构配合机器人手臂实现抛光加工。所以如何优化执行机构的结构，如何解决机器人抛光加工中的力-位-姿解耦控制问题，如何对相关研抛工艺进行优化，是本课题的重难点。针对以上问题，本文的主要研究内容如下：1).分析气囊抛光特点，对驻留时间进行优化：以Preston方程为基础，推导球形气囊研抛大型非球面时的接触区面积大小，接触区内压力分布，接触区内速度分布模型，以均匀去除为目标，得到各个研抛点上的驻留时间比。并利用ADAMS和ABAQUS两款仿真软件进行模拟仿真，验证推导结果。2).完善机器人末端气囊研抛系统：在已有的研究基础上，改进气囊抛光头，确定气囊附属结构，通过实验，测得系统输入输出数据。3)研发气压控制系统：采用电气比例阀和PLC控制，改进气压控制系统，对气压控制系统进行数学建模，利用系统辨识，确定系统控制方程，并对其进行PID控制和仿真。使用STEP-7-Micro/WIN软件，编写PLC程序，实现对研抛过程中的实时法向力控制。4).完成机器人离线编程系统：分析了实际工作区间特点，利用Matlab软件完成对机器人运动学正逆解的推导计算。通过ADAMS、Matlab和Proe三款软件联合仿真，实现机器人运动学的离线调试。结合INFORMⅢ语言和C语言，编写程序，实现了输入轨迹到自动输出机器人汇编语言程序的功能。5).机器人气囊研抛大型非球面实验：搭建实验平台，根据上述内容进行研抛实验，测量实验结果，并对实验结果进行分析。