针对自由曲面研磨精加工过程,研究了机器人柔顺控制及其作业环境建模的问题,研究内容涉及了机器人作业环境辨识和机器人本体柔顺控制等热点主题。论文取得的主要创新性成果有:应用弹性波的衍射与动应力集中理论,揭示了研磨工具与工件之间的超声弹性接触非连续的物理特性,探明了超声弹性斜角研磨和超声电火花加工的加工机理,通过实验,研究了由机器人控制的研磨过程对加工质量的影响规律,完成了对自由曲面精加工作业的机器人任务描述。论文首次研究了自由曲面研磨精加工的机器人空间轨迹规划方法,利用等距轨迹优化法,推导了机器人关节位移、关节角速度和关节角加速度的求逆公式,构建了基于关节转速控制的研磨机器人运动控制系统。在不改变位置控制器的基础上,提出了研磨机器人的被动结构,以及由此而形成的主-被动结构机器人力外环柔顺控制策略,并由实验证明了该策略的可行性和有效性。推导了研磨机器人的动力学方程,建立了依赖主动力矩伺服电机角加速度和力矩输出控制的机器人主动柔顺控制系统框架,为自由曲面研磨精加工的机器人力/位姿混合控制,提供了新的解决方案。