近些年,随着工业自动化的普及和人工成本的增加,以及机器人技术的迅速发展,越来越多的机器人代替人工从事生产劳动作业。在卫生陶瓷行业中的干胚打磨作业特点是粉尘浓度高,噪声大,工作环境比较恶劣,会给工人的身体健康带来严重的影响。机器人具有力与位置控制耦合的特性,使得机器人在与环境进行交互过程中的接触力控制一直是个难点。因此本文针对卫生陶瓷打磨行业中机器人打磨接触力控制问题进行研究,设计了一种被动柔顺控制方式的基于工业机器人为载体的力控法兰来应用于卫生陶瓷打磨行业,其把机器人力与位置控制实现解耦,单独对机器人的输出接触力进行控制研究而不考虑其运动控制,降低了研究的难度。根据课题的需求,设计卫生陶瓷打磨机器人系统和工作流程。然后进行力控法兰的设计,分析其工作性能要求和其工作原理。根据上述工作需求设计力控法兰的机械结构,力控法兰采用气动控制方式,因而设计其气动管路,完成了力控法兰的本体设计。对所设计的力控法兰本体进行数学建模分析,对其主要器件比例调压阀和低摩擦气缸进行了分析,根据比例调压阀的流量特性和低摩擦气缸的流量特性,以及整个装置的动力学特性,进行综合分析得到力控法兰的系统数学模型。然后对该数学模型进行系统稳定性分析,通过分析其相位裕度与幅值裕度,从而证明了该系统具有稳定性。根据所设计的力控法兰进行输出接触力控制方法研究,由于该系统为非线性系统,在模糊控制理论的基础上设计了模糊控制器,同时结合PID控制设计模糊PID串行控制器,通过使用MATLAB中的模糊推理系统编辑器,完成力控法兰模糊PID控制器设计,经过Simulink仿真得到模糊PID控制器具有更强的性能。搭建卫生陶瓷打磨机器人系统的实验平台,设计卫生陶瓷打磨机器人的硬件平台以及设计力控法兰的硬件和软件平台,搭建了基于Labview的上位机软件控制器。使用RoboArt离线编程软件编译运行轨迹,获得机器人打磨运行代码。基于所搭建的实验系统平台,开展力控法兰输出接触力实验研究,分别采用所设计的模糊控制与模糊PID控制进行正弦信号跟踪响应与阶跃信号响应实验,并对实验结果进行分析,力控法兰采用模糊PID控制能够实现较优的性能效果。最后,进行恒力打磨实验,力控法兰可以较好的控制输出相对平稳的接触力。总体上验证了力控法兰设计的可行性,基本满足卫生陶瓷打磨对接触力控制的需求。