随着光学系统应用日益广泛，对于光学元件的需求也逐渐增加。为满足光学元件大批量、低成本生产要求，光学制造业必须寻求高效率、高精度、经济实用的加工手段。经过多年的发展，光学制造业中产生了如离子束、磁流变、气囊等许多新兴技术与一系列加工设备，其加工精度和加工效率也有了一定的提高。但这些加工设备往往受到空间尺寸的限制，无法加工大口径或特殊工件。基于工业机器人的高灵活度光学加工系统能够满足加工特殊工件的要求。本文以光学加工机器人为研究对象，针对现有机器人手臂刚性较低，在光学加工中存在定位误差较大的缺点，从其运动特性出发开展研究工作，包括以下几个方面的内容:　　1.以普林斯顿假设和线性移不变假设为基础，建立磨头材料去除模型。分析了磨盘三种常用运动方式，以及所对应的去除函数模型。讨论了机器人加工控制模型的驻留时间算法。　　2.基于Denavit-Hartenberg(DH)机器人描述方法，建立了光学加工机器人连杆坐标系以及运动学计算模型，并在Matlab中仿真验证了所建立的运动学模型与控制器中的运动学模型一致。提出了标定磨头工具坐标系的方法以及标定工件坐标系的方法。在此基础上分析了机器人加工系统的坐标转换关系与面型定位原理。　　3.提出并使用激光跟踪仪测量光学加工机器人重复定位误差、绝对定位误差、驻留点定位误差以及运动精度。在此基础上分析了光学加工机器人的驻留点定位误差对驻留时间和加工轨迹的影响。通过加工仿真计算出机器人驻留点定位误差对驻留时间及对去除量的影响。　　4.为验证光学加工机器人的定位误差对光学加工的影响:使用SIAI机器人均匀抛光Φ130mm平面镜，并使用补偿的方法使得去除量误差由53.38nm减小至26.64nm。将以上研究成果应用到正式件的光学加工中:使用SIAI、Staubli等型号机器人加工Φ500mm离轴抛物面，从粗磨到抛光过度阶段总共历时26个加工周期，面型误差从51.2832um收敛到3.7151um，并在在加工期间，使用误差补偿的方式提高了5～10％的加工效率。