当今市场对高表面精度的产品需求越来越大,生产企业通过去毛刺、打磨、抛光等表面处理,降低加工零件表面的粗糙度,获得高质量的模具产品。以前加工生产企业通常使用人工来实现抛光打磨作业,这种方式不仅耗时耗力,而且手动抛光打磨加工一致性无法保证,工作环境产生的污染大。手工抛光打磨已经逐渐被舍弃,生产企业目前普遍采取的做法是使用高自动化的抛光机器人系统。机器人系统能降低企业的生产成本,提高加工质量与效率。根据抛光打磨工艺,抛光工具与加工零件之间相对作用力的大小,即抛光力,会显著影响产品的抛光精度。因此,如何控制抛光工具与加工零件之间接触力保持恒定,实现恒力打磨,对于获得高质量的抛光打磨表面至关重要。本课题主要目标是设计一种抛光机器人末端执行器,实现在抛光打磨过程中维持作用力不变,达到高精度加工的要求。本文详细介绍了恒力打磨末端执行器的研究意义以及研究现状。对于恒力控制,采用多种控制策略融合的方法是较为新颖的思路。设计提出了一种恒力打磨末端执行器的机械结构,并利用Solidworks绘图软件对该装置进行三维建模,建立了恒力打磨末端执行器的机械模型。该恒力打磨末端执行器主要由缓冲气缸、比例调节阀、电磁阀、控制器、力传感器等部分组成。通过对恒力末端执行器系统中的各元器件进行数学建模后,推导得到了控制系统的开环数学传递函数。在此基础上,分析研究了传统PID控制、纯模糊控制、PID-模糊控制和滑模变结构控制等四种控制算法。基于Matlab软件中的Simulink工具进行了仿真实验,探索了传统PID控制器、纯模糊控制器、PID-模糊控制器和滑膜变结构控制器的系统阶跃响应曲线。仿真结果表明,传统PID控制器的抗干扰性比较差、系统参数变化时的稳定性和可靠性较差、鲁棒性都不够理想;纯模糊控制器难以控制稳态误差,无法实现对期望指令的跟踪;滑模变结构控制器控制器可以实现对期望指令的跟踪,但对阶跃指令响应会产生抖振;PID-模糊控制器能很好的跟踪期望指令,响应曲线较为平滑,并且控制系统的动态响应性和跟随鲁棒性都显著提高。最后,初步搭建了恒力打磨末端执行器的实验平台,经初步测试,该平台可以采集力传感器信号并对气缸输出控制信号,控制气缸的输出力。从而为恒力控制的试验打下基础。