为了解决模具自由曲面手工抛光熟练劳动力短缺、抛光效率低、工作单调耗时以及抛光质量一致性难以得到保证等问题,实现模具自由曲面抛光加工自动化是有效的途径之一,其中对机器人辅助模具气囊抛光进行研究具有重要的现实意义。本文以机器人MOTOMAN-HP20为核心,以一种新型旋转型膨胀气囊抛光工具为基础,搭建了机器人辅助模具气囊抛光实验系统,并对机器人MOTOMAN-HP20的运动学和机器人辅助模具气囊抛光轨迹规划两大内容进行了深入的分析和探讨。论文首先根据模具自由曲面抛光工艺的要求,搭建了机器人辅助模具气囊抛光系统的实验平台,并对一种应用于新型旋转型膨胀气囊抛光工具的气囊抛光技术及其机理进行了研究,包括影响气囊抛光效果的抛光参数、接触控制与接触区域、气囊抛光区所受压力分析等。然后对机器人MOTOMAN-HP20的运动学问题进行了全面的分析,从机器人运动学数学基础出发,讨论了机器人位姿的描述方法,推导了机器人连杆变换矩阵,建立了机器人运动学方程,再结合机器人MOTOMAN-HP20各杆件的结构参数和关节变量,求解出了该机器人运动学方程正逆解的表达式。其次对机器人气囊抛光轨迹规划进行了深入的探讨,根据机器人运动控制方式的不同,把机器人气囊抛光轨迹规划分为两种:在线示教编程气囊抛光轨迹规划和离线编程气囊抛光轨迹规划,并对这两种气囊轨迹规划方法作了相互比较,提出了各自的优缺点,重点阐述了离线编程气囊抛光轨迹规划的实现过程。最后,在正交实验的基础上,利用单因素水平变化对比实验,规划三种不同的抛光轨迹对模具自由曲面进行气囊抛光实验,通过实验揭示抛光轨迹对模具自由曲面气囊抛光品质的影响规律,并对这个影响规律进行了合理的分析与阐述。