大口径光学研抛加工制造技术涉及到多个学科领域，其中包括光学、材料成型、精密加工、光学检测、数学建模、自动控制和计算机控制等多个学科领域。国内外大型高科技计划，重大国家项目，如激光聚变，空间光学，天文望远镜等，都对大口径光学元件提出了较大的需求和较高的要求。而国内大口径光学加工制造能力还远落后于美国，欧洲等国家。随着国内对大口径光学元件的需求越来越大，精度越来越高，口径越来越大，孔径也不断增大，适用于大尺寸、非球面、高效、精密的柔性加工技术已成为亟待解决的关键技术。项目组旨在研制大口径非球面光学加工平台，以自研大负载6轴工业机械臂为基础，自制机器人的末端执行器（End Effecter）即抛光设备中的磨头。本文主要针对工业机器人在现代光学加工中的应用，开发了基于工业机器人的大口径光学抛光磨头。对前期调研，理论推导，计算机仿真，动力学建模，研抛试验等方法做了大量的研究。结合大负载工业机器人及大口径光学抛光工程中的特点，设计了一套具有行星式旋转机构及柔性加工功能的机械臂末端执行器作为抛光磨头。该系统能够很好的适应机械臂的运行及抛光过程中对大口径非球面局部修抛的工作。为提高光学加工设备的抛光工艺效果，本文提出了一种基于行星式旋转方式的电机恒速控制系统。通过构建了双轴永磁同步电机模型及解耦函数，控制系统对磨头行星式旋转机构中磨盘转速存在的非线性和双轴力矩的耦合性进行有效处理。在控制器中加入多模态PID、耦合力矩补偿、基于位置反馈的摩擦力前馈补偿的复合控制算法，降低了系统耦合性及抑制了工作环境中干扰的影响，提高了系统的控制精度。本文在具有行星式旋转结构的末端执行器的基础上，提出了一种高精度，高稳定性的气动压力控制系统。解决了整个系统设计中的气动关键技术问题。从整个系统的设计角度分析了执行装置的工作原理和整个气动部分不同参数对控制的影响，以指导压力控制系统的设计。利用压力传感器和比例阀及多组双模态PID控制算法构建了闭环压力控制系统，以实现高精度，高稳定性的抛光盘压力控制。针对工业机械臂及工作环境的特殊要求，设计了独立的磨头控制柜，安全保护措施，模块化接口，可靠的通讯协议，使磨头与机械臂能够独立运行又相互协作。