具有复杂曲面的水暖卫浴产品通常需要进行磨削抛光,当前主要通过工人手工完成,手工磨抛存在着抛光质量不稳定、产品一致性差等问题,另外,加工过程中的噪声与金属粉尘会对工人的身体健康带来一定的伤害,这造成水暖卫浴产业面临招工难及劳动力成本高的局面。而使用机器人进行磨抛可以有效避免上述问题。鉴于此,在国家863计划项目“磨抛机器人及自动化生产线研发与应用示范”和福建省科技重大专题项目“智能机器人抛光系统研发与产业化”的支持下,研制了一种6自由度磨抛机器人,并与一组抛光机构组成机器人磨抛单元,再接入机器人磨抛生产线中,从而实现对水暖卫浴产品的自动化磨抛加工。根据磨抛加工所需的工艺要求,以及加工冲击力瞬时变化的特点,本文提出了磨抛机器人的设计指标,对机器人本体结构进行了规划和设计,特别是在关节2与关节3处采用了平行四边形这一刚性增强结构,将其驱动电机安装于机器人的腰部,从而可有效减小机器人系统自身的附加载荷与整体惯量,提高系统的动态特性。磨抛机器人的末端运动则通过布置于上臂末端的三个电机进行控制,以减轻腕部重量和提高腕部灵活度。针对磨抛机器人研制过程中关键部件的选型问题,本文提出了一种基于动力学仿真的迭代设计方法,解决了以往工业机器人在设计过程中存在的计算量大及容易出错等问题,从而提高了研制的效率及可靠性。为了确保在极限工作条件下,磨抛机器人的机械部件不会发生失效的情况,使用有限元分析软件对其关键零部件进行了强度分析与校核,并对磨抛机器人进行动态仿真与模态测试,从而得到机器人的各阶振动频率与模态。磨抛机器人对工件的抛光路径是通过人工示教得到的,其中每段路径的执行时间由操作人员根据经验给出。如果执行时间较长,将会影响磨抛机器人的工作效率;如果执行时间较短,则会由于机器人本身性能的不足,无法在期望时间内完成指定运动,或者由于没有考虑到机器人本身的动力学性能,使得机械系统受到不断的振动与冲击而过多的磨损,从而降低机器人的使用寿命。针对这一问题,本文提出了一种基于改进“教与学”优化算法的时间最优轨迹规划方法,可以在满足机器人动力学约束的基础上确定各段路径的最短执行时间,解决了以前操作人员在确定执行时间时的不确定性,并能提高磨抛机器人的工作效率。最后对所研制的磨抛机器人开展了实验研究,即进行了机器人砂抛系统构建实验、磨抛机器人参数测试实验、时间最优轨迹规划实验、机器人磨抛自动化生产线搭建与抛光实验等,实验表明了理论分析与技术方法的正确性。