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。

磁流变抛光是实现锥镜低表面损伤、面形误差高效抑制的重要工艺，然而锥面磁流变抛光去除函数畸变严重、畸变规律复杂，而现有方法难以直接有效建立其去除函数模型，导致面形收敛效率低下。本文分析了锥面曲率效应对磁流变抛光去除函数畸变的影响机制，研究去除函数的基准化特征参数关于平均曲率的解析规律，建立了由平面到锥面的磁流变抛光去除函数演绎方法。该方法将锥面去除函数的长宽、体去除率、峰去除率演变规律综合纳入到演绎之中，更全面地反映了锥面曲率效应下的磁流变抛光去除函数的畸变特性，同时避免了理化特性参数测量以及复杂方程和非线性问题的求解，为实际工况下锥面去除函数演绎提供一种有效、低成本方法。重复性采斑实验结果显示锥面去除函数特征参数的演绎误差为3.20%~12.02%，证明了该演绎方法具有较强的适用性。

等离子体加工技术是近年来发展起来的先进光学制造技术，具有快速缓解或去除传统光学加工方法导致的表面/亚表面损伤，以及高效、高精度和高分辨率修整光学面形的优势。从等离子体光学加工基本原理出发，基于等离子体激发频率与特征对发生器进行了简要叙述；进一步对各研究机构在等离子体加工技术涉及的射流特性、界面物化反应、损伤去除机理、去除函数、加工热效应和工艺定位等关键技术研究内容及成果进行分析，并对等离子体的新型光学加工技术进行介绍。随着研究的不断深入，构建多物理场和化学反应综合作用下的等离子体加工模型，揭示表面等离子体特性分布与去除函数的内在联系，从而建立准确的去除函数模型，是提高修形精度的发展方向，研究热效应控制方法和补偿策略在降低由热效应带来的修形误差方面起到了重要作用。

行星研磨技术由于提升磨削接触点相对速度，能够有效提高材料去除效率。但由于传统研磨盘不均匀磨损，导致研磨盘形状持续改变，从而影响了研磨过程中去除函数的稳定性和准确性，限制了该技术的应用。本文针对基于小磨头行星运动方式，通过建立构建磨损函数，预置研磨盘曲率半径，使研磨盘满足在加工单周期后各点去除量相等，从而提升去除函数稳定性。通过实验验证，研磨去除函数与模型仿真计算结果一致，验证了模型的准确性，利用优化后的研磨盘可获得高效稳定的去除函数。采用直径40 mm SiC研磨盘研磨SiC工件，实验结果表明：对比加工前后研磨盘磨损情况，面形变化小于1%，符合均匀去除要求；对比多组不同研磨阶段去除函数，体积去除率误差小于2.3%，满足光学研磨去除函数稳定性要求；在公转100 r·min^-1，自转-100 r·min^-1条件下，体积去除率达到6.879 mm³·min^-1，比同样参数下的平转动研磨提高了40.9%的去除量。证明了行星研磨技术能够通过参数设计获得高稳定性的高效去除函数，为行星运动研磨技术应用于SiC镜片高效加工提了供可靠的理论指导。

基于气囊抛光技术和工业机器人平台开发光学元件精密抛光系统，既能满足光学元件快速抛光环节的高效率和高精度的要求，又可以降低开发成本，是极具潜力的抛光设备开发方案。气囊抛光具有稳定的且确定的材料去除特性，通常要求抛光斑稳定性在90%左右。针对机器人气囊抛光系统在多步离散进动抛光过程中机器人末端刚度对气囊抛光稳定性的影响展开研究，通过建立机器人末端刚度矩阵，获得机器人末端变形；基于Preston理论，建立含变形误差的气囊抛光去除函数。最后设计4步离散定点抛光实验验证机器人气囊抛光系统稳定性。根据结果可知抛光斑在XY截面轮廓线上皆呈类高斯形状，且XY截面轮廓线基本一致，具有比较好的重合度；对比不同抛光位置的截面轮廓线，其相对误差小于5%，由此可验证机器人气囊抛光系统在离散进动抛光时具有较好的稳定性。