为了解决复杂自由曲面零件抛光编程效率低、精度差、工序转运辅助时间长及产品一致性差等问题。本文以自主研制的机器人砂带抛光机及配套设备为基础,结合ABB4600工业机器人,成功搭建了机器人砂带抛光系统,并对工业机器人运动学和机器人砂带抛光轨迹规划等内容进行了深入分析和研究。论文首先根据小型卫浴产品的抛光工艺要求,搭建了机器人砂带抛光系统试验平台,并对抛光力自适应控制在机器人砂带抛光系统中的应用进行了研究,总结了电机电流和砂带型号对抛光力的影响,得出了抛光力的自适应控制方法。然后,对ABB IRB 4600型工业机器人在砂带抛光中涉及到的运动学问题进行了全面的分析。从实际的机器人砂带抛光所涉及到的运动学问题出发,探讨了机器人位姿的描述和调整方法,推导出了机器人砂带抛光运动学方程,并根据机器人各连杆的结构参数和关节变量,分别给出了机器人运动学方程的正向求解、逆向求解及后续的轴配置参数的计算。其次,以当前实际生产情况为出发点,对比在线示教,普通离线编程和基于弧长优化算法的离线编程等轨迹规划方法,结合机器人砂带抛光轨迹规划所涉及的实际问题,分析参数线法、Hilbert填充曲线法和截面法等常用轨迹规划方法和策略,总结并得出了基于NURBS曲线、曲面微分方程的弧长优化算法,并对软件进行了相应的二次开发。最后,利用普通离线编程和基于弧长优化算法的离线编程生成的抛光加工程序,分别进行机器人砂带抛光试验,对比不同抛光工艺和轨迹规划方法产生的零件表面轮廓形状和粗糙度分布特征的差异,分析并阐述了差异产生根本原因,验证了弧长优化算法的合理性。