当今社会,制造技术水平的高低已成为衡量一个国家经济发展的重要标志。制造业中曲面的研磨抛光主要以技术工人的手工加工为主,不仅生产效率低,而且加工质量也得不到很好的保证；同时加工现场的噪声、粉尘也会对人体造成伤害。机器人曲面自动研磨抛光系统的实现对提高生产效率、降低劳动强度、保证加工质量具有深远意义。本文以中国科学院沈阳自动化研究所和北京航空材料研究院的合作项目“透明件复杂曲面的自动研磨抛光技术”为背景,对机器人自动研磨抛光控制系统设计与实现进行了研究。本文简述了国内外研磨抛光机器人系统的研究现状,结合自由曲面工件的特点,搭建了以KUKA机器人为主体的加工平台,为整个加工系统提供了硬件基础。通信方案是整个系统的软件核心,其中包括非实时通信和实时通信两部分。实时通信主要包括上位机与力传感器通信和上位机与机器人通信两个部分。非实时通信主要指操作者独立编程部分。介绍了不同软件间常用到的数据交换标准文件IGES,将参数曲面模型通过IGES文件格式传给CAM系统,通过数据获取和数据处理对曲面进行三维重建。根据自由曲面工件特点,对机器人的加工路径进行了规划。通过比较等距截平面、等距参数法等几种传统的方法的基础上,本文最终采用曲面适应度较好的Hilbert路径规划方法。在加工过程中,由于机器人末端研磨抛光工具与工件产生接触,系统采用主被动柔顺控制结构对机器人进行控制。并设计了跟踪稳定快速的内模控制器和滑模控制器,并对两种控制器的跟踪性能进行了深入分析与研究。