工业机器人具有仿人类关节的大冗余度特征,与三坐标式结构相比,能够更好的适应复杂表面,通过建立合理的数学模型,将高级光学加工者的技巧经验数字化、定量化,设计合理的抛光工具和路径,有望改善经典光学元件抛光中的效率低、主观因素影响大的缺点。本文从机器人抛光技术的需求和适用性出发,采用轮式小磨头抛光工具与多轴机械臂相结合的加工方法,对光学元件抛光过程中的关键问题进行了探讨:1.对国内外数控加工技术进行了调研对比,讨论了目前精密加工设备的优缺点。基于计算机控制小工具抛光技术,针对光学元件抛光的运动特点和要求,以工业机器人为主体,搭建了一套包括元件平台、抛光液循环、软件算法和抛光头的自动化数控抛光系统;2.基于Preston假设,建立了轮式抛光技术的数学模型。运用有限元仿真技术和赫兹接触理论分析了工具与元件接触区的压力分布,推导出了轮式抛光工具的理论去除函数,计算并测试了驻留时间算法,证明了轮式抛光工具去除函数的类高斯分布,该工具适用于精密元件的抛光过程;3.推导了工业机器人多轴控制的后置处理算法,初步设计了机代码生成程序,并根据初始误差生成了实际抛光可用的控制指令,经过多次元件表面两维面形矫正抛光实验,其均方根和峰谷值均有大幅度下降,表现出了良好的误差收敛能力以及表面高频的抑制能力,初步达到课题的预期。本课题的研究表明基于工业机器人的轮式抛光方法是一种有效的表面抛光方法能够适用于光学加工,在中高精度元件的抛光中具有很大潜力。