机器人辅助轮带磨削是一种基于计算机控制光学成形技术的确定性加工方法，具有成本低、柔性好、智能程度高且操作空间大的优点，因此机器人辅助轮带磨削作为一种较低成本的高精度、多自由度加工方法逐渐受到关注。文中介绍了所设计的机器人辅助轮带磨削系统结构及其加工原理，装置通过气动系统进行输出压力的柔顺控制。研究了任意加工姿态下机器人辅助轮带磨削中的恒力加载问题，分析了轮带磨削工具悬臂组件重力分量对其末端输出接触力的影响，建立了末端执行器的重力分量模型，并提出了基于姿态传感器的重力补偿控制方法，能够实现0~63 N范围内的恒力控制，并且最大压力波动小于1.82%，重力补偿系统的响应时间小于300 ms，实现了轮带磨削工具在任意姿态下的恒力加载。最后，根据Hertz接触理论和Preston方程完成了磨削工具在工件接触区域内的压强分布和速度分布分析，建立了轮带磨削工具的去除函数模型，并对碳化硅曲面与硫化锌非球面进行修形磨削实验，验证了装置加工的稳定性。

电子束直写技术具有分辨率高、操作简单等优势，是制备微纳米曲面器件的一种理想工具。光刻胶的吸收能量沉积密度分布直接决定了直写后图形的精度和分辨率，由于曲面直写时吸收能量沉积密度分布非对称，因而现有的平面直写工艺不再适用于曲面直写。本文采用基于立方体计算微元的Monte Carlo方法计算不同直写参数变化下的吸收能量沉积密度分布。仿真结果表明：随着入射能量或入射角度的增加，直写点的椭圆度也在增加；而减小束斑和薄胶层可以提升曲面直写的分辨率。实验结果表明：在其他参数不变下，以入射能量（5、10、15 keV）和入射角度（5°、10°、15°）进行单一变量实验，直写点的长宽比分别为1.458、2.323、2.924和1.014、1.113、1.173。可以看出，入射能量对椭圆度地增加更为明显。实验与仿真有了较好地验证，本文结果为曲面直写工艺参数选择提供理论依据。

基于现代社会对手机镜头高像素、小型化的要求，基于同心透镜原理设计了同心反射式手机镜头。通过光路计算，求解了系统的球差表达式，进一步获得了系统的初始结构。利用光学设计软件设计了光学系统，镜头采用像元大小为1.25 μm的曲面传感器，光学系统的F数为1.8，焦距为2.7 mm，最大全视场角为100°，系统总长为2.7 mm。设计结果表明，在空间截止频率400 lp/mm处，0.7视场的调制传递函数均大于0.34，全视场的调制传递函数均大于0.23，各视场的弥散斑半径均小于艾里斑。在全视场内，相对照度高于0.64，该设计满足手机镜头成像要求。