随着光学系统的发展,对光学元件的需求量逐渐增加。光学元件在航空航天,空间光学、生物医疗、军工等方面有着重要的应用。简单的平面和球面光学元件已经逐渐不能满足日益复杂的光学系统的使用要求,需要更为复杂的非球面或自由曲面光学元件以满足使用要求。光学元件的复杂面型制造、加工是限制光学系统发展的因素之一,复杂光学元件的加工通常依靠昂贵的数控精密机床进行研抛,但是存在加工成本高,加工口径限制等问题,使得使用数控机床难以实现大规模批量的光学元件加工。工业机器人由于其灵活的自由度,工作范围广,价格便宜等特点,开始逐渐应用于光学加工领域。因此,本文将工业机器人与气囊抛光技术相结合,以机器人抛光技术为基础,搭建机器人研抛系统,并对机器人研抛系统在光学加工领域中存在的问题进行解决,为机器人气囊抛光技术的发展奠定技术基础。本文的主要研究内容如下:（1）首先分析机器人气囊抛光的加工原理,材料的去除机理,根据普林斯顿假设与赫兹接触理论,对气囊抛光的运动过程进行分析,对驻留时间进行求解,建立去除函数模型,通过MATLAB对去除函数建模分析,得到去除函数的理论模型,并通过定点研抛实验获得实际去除函数图形。（2）对机器人的正运动学进行分析,针对工业机器人工具和工件坐标系标定精度差等问题,提出了适用于机器人气囊抛光的工具和工件坐标系标定方法。与传统的标定方式不同,工具坐标系标定时,将其姿态和位置分开标定,通过五点法实现工具坐标系的高精度标定,工件坐标系标定时以工件转台为标定基准,分开标定工件坐标系的姿态矩阵和位置矩阵,通过六个位置点完成标定。最后以MATLAB为工具,建立工业机器人的D-H参数表,通过仿真计算验证标定结果。（3）对机器人研抛系统进行分析,从机器人末端位置波动,抛光工艺软件与抛光工艺参数三个方面研究其对面形结果的影响,并对机器人末端位置波动对加工的影响进行详细分析,提出了网格式误差补偿法,建立误差补偿模型,将误差数据补偿到加工程序中,补偿实验结果表明该补偿方法能够降低机器人末端位置的影响,保持去除函数的稳定性。（4）搭建了机器人研抛系统,进行补偿加工实验,通过一个周期的补偿加工,工件面形RMS提高了25.3%,补偿方法达到了预期效果。接着进行了全口径φ120 mm的K9玻璃进行抛光实验,通过三个阶段的粗抛、精抛及修形六个周期的抛光实验,工件面形PV值从2.72λ降低至1.016λ,RMS值从0.709λ降低至0.077λ,面形收敛效果明显。实验结果表明,对机器人研抛系统进行参数标定和误差补偿后,加工面形精度明显得到了提高。