随着智能制造技术的推进和发展,工业机器人在工业现场的应用日益广泛,近年来正越来越广泛地被应用到抛光、打磨等加工作业中。但是,当前对复杂自由曲面工件的抛光、打磨仍大量依赖人工作业,自动化程度仍然较低。而抛光、打磨作为传统机加工的最后一道工序,对工件表面质量有着重要的影响。使用机器人实现复杂自由曲面工件的自动化抛磨,有助于解决人工抛磨现场恶劣的作业环境和人口老龄化带来的劳动力短缺等问题。本文针对机器人抛磨未知复杂曲面工件的工业应用场景,设计开发了一套宏微机器人抛磨控制系统,在此基础上研究了未知复杂曲面工件抛磨中所涉及到的一系列理论和技术问题,主要的工作如下:设计开发了一套宏微机器人抛磨平台及其控制系统。系统包含一套具备主动力控制的抛磨末端执行器,该末端执行器具备低惯量、高响应、高控制带宽的优点。以抛磨末端执行器作为微机器人,与工业机器人组成宏微机器人抛磨系统,实现了接触力控制与机器人位置控制的解耦。对六维力传感器的力信号进行采集和预处理,根据抛磨工具与工件间的接触模型,分析了抛磨末端执行器的受力情况,提出了对六维力传感器进行零点校正及重力补偿的方法,使得系统能准确地测量抛磨工具与工件间的接触力。设计了一系列实验,分析了补偿算法在机器人静止的状态下和运动过程中的补偿精度,验证了补偿算法的正确性。分析了机器人在抛磨未知曲面工件时的接触力与接触状态,以此为基础提出了机器人抛磨未知曲面工件的控制策略,实现在未知工件三维模型的情况下,使用接触力作为反馈信息,使末端执行器主轴方向能始终跟随接触点的工件曲面法向,同时保持恒定的法向接触力。设计了一系列实验对不同材质的多种类型曲面工件进行抛磨,对抛磨实验过程中的法向跟随精度、力跟踪精度、表面粗糙度提升进行了分析,充分验证本文方法的有效性和适应性。最后,通过实验的方法研究了接触力、主轴转速、进给速度等抛磨参数对工件表面质量的影响,定性地给出了不同抛磨参数对工件表面粗糙度提升的作用,为后续实现工件表面质量的实时检测、抛磨参数在线调整研究提供基础。