随着智能制造以及高效洁净制造的快速发展,基于工业机器人的自动化打磨设备以其高自由度、高控制灵活性成为了自动化打磨设备的主流。对飞机蒙皮、汽车外形面、大型涡轮机的叶轮叶片等大型的复杂的曲面,打磨与抛光是生产制造过程中必不可少的工序,而在实际生产过程中,由于复杂曲面对于打磨精度以及打磨力控制要求较高,一般打磨设备如磨床等很难实现大型复杂曲面的打磨,现有的技术方案大多是由人工手持打磨工具进行打磨,效率低且不能够保证恒定的打磨力,造成零件打磨精度低,此外,打磨过程中存在大量颗粒物,工况较差,损坏打磨者的身体健康。为解决大型复杂曲面的自动化打磨问题,充分利用工业机器人的高自由度,开发适用于机器人末端的高精度恒力浮动打磨执行器,实现恒力浮动打磨。基于现有的浮动打磨执行器研究现状分析,确定了以柔性伸缩气囊为执行件的总体设计方案。设计研究柔性伸缩气囊的结构密封形式并完成柔性伸缩气囊制作、性能测试平台研制,进而开展柔性伸缩气囊的性能测试,基于数据拟合获取气囊的性能特征方程,为后续控制策略研究提供支持。研究高精度浮动打磨执行器的基本结构与运行原理,进而研究高精度浮动打磨执行器控制策略,建立力控系统数学模型,进而建立力控过程的仿真模型。基于力控仿真模型,开展PID控制策略研究,利用仿真模型进行PID算法的仿真与验证,获得仿真曲线,分析曲线变化规律,调节自身特征参数。针对PID算法的不足开展模糊PID控制策略的研究,对隶属度函数、模糊规则、解模糊等进行设计,建立模糊PID控制器,利用模糊PID控制进行仿真研究,优化控制参数。研制高精度浮动打磨执行器的嵌入式硬件系统,采用STM32F767ZET6单片机作为主控芯片,开发外围传感器检测与执行器控制电路,保证系统的正常运行。开发高精度浮动打磨执行器嵌入式软件系统,基于C语言进行模糊PID算法、PID算法、控制逻辑、比例换算等过程的编程,实现运算与逻辑控制。开展数模转换器、函数库等初始化代码的编写,保证嵌入式系统的正常运行。为了达到较好的人机交互效果,基于LABVIEW开发上位机软件,实现数据可视化与人机交互。利用连续阶跃信号的恒力跟踪试验对高精度浮动打磨执行器恒力性能进行验证,表明高精度恒力打磨执行器具有较高的力控精度,满足高精度恒力打磨要求。