随着我国模具制造业的不断发展,以手工作业为主的模具抛光方式已难以满足市场对模具制造的灵活性、高效率和高质量的要求。模具抛光加工过程中,恶劣的工作环境也严重影响操作人员的身心健康。串联式机器人作为一种常用工业生产设备,其灵活性在模具抛光的运用上有着独特的优势。因此,设计一款适用于模具抛光的机器人系统,对改善工作环境、提高模具加工自动化水平和促进模具产业的升级都有着重要的意义。本文对传统模具抛光的工艺流程和特点进行分析,根据手工模具零件抛光单次运动去除量极小、且每次去除量较为均匀这一特点,基于Preston方程,以稳定机器人末端工作点的接触力和运动速度为目标,提出了面向模具抛光加工的机器人系统方案,并在Qt开发环境中制作了相应的上位机软件。提出了一种以电磁力为动力源,能够稳定末端接触力的主动补偿式末端执行器,并对其动态数学模型进行分析,得到该系统的传递函数。采用模糊PID控制策略,在Simulink中对控制系统模型进行仿真。仿真表明,相对于传统的PID控制策略,末端执行器在模糊PID的控制下,能够有效降低超调量和振荡次数,系统达到稳态的时间减少了0.7 s。从采用改进的D-H参数法,对机器人系统结构进行空间描述,并对其正、逆运动学解析解进行了推导。提出了一种路径离散点时间序列分配优化方法,该方法可以有效提高机械臂末端的稳定性。运用MATLAB中机器人工具箱所建立的机器人运动学模型,将该方法与机器人系统的运动学解和三次多项式轨迹规划方法相结合,进行运动学仿真计算。结果表明,在满足关节连续性要求的同时,离散点时间序列分配优化后的关节和末端的运动速度稳定性有了明显的改善。对机器人的关键部件进行选型和加工,完成抛光机器人系统实物的制作和调试。根据轨迹生成模块规划的轨迹,将系统的期望接触力设置为10 N,进行抛光模拟实验,并记录末端运动过程中的接触力变化情况。结果表明:末端工作点的接触力能够稳定在8.966～11.255 N之间,相对于无末端执行器补偿作用的情况,接触力的控制效果有了明显的改善,能满足机器人系统的设计要求,从而验证了系统设计方案的可行性。