抛光是工件加工最后,也是至关重要的一道工序,它不仅可以增加被抛光表面的光洁度,提高表面质量,而且可以改善局部的应力集中现象。目前抛光主要采用传统的方法手工完成,费时、费力,对工人抛光技术和经验要求高,而且容易出现失误,造成工件报废。5-DOF并联抛光机器人能有效地解决上述手工抛光存在的问题,满足现代工业对高效、高质量加工的需求。与机床执行抛光任务相比,机器人抛光的可操作性更好,能加工表面形式更为复杂的工件；由于自身灵活度大的原因可以实现自由参数曲面的垂直加工。但是由于开发和应用机器人对自由曲面进行自动化抛光的技术十分复杂,包括如何生产出更接近理想模型物理性质的抛光盘、如何控制加工过程中的抛光参数、维持稳定的抛光力、设计高效的抛光轨迹路径、抛光方案的自动化实施以及实现避奇异效果等,所以投入市场的国内外自动化抛光系统很少。本文的研究目的就是针对以羊毛抛光盘为加工工具的5-DOF抛光机器人抛光自由曲面过程中存在的一些难题进行探索研究,主要研究内容包括以下几个方面：充分考虑5-DOF并联机构的特殊性,对机构关键部分进行静力特性分析,得到了机构的静力学平衡方程,求解了机构各驱动杆的驱动力和约束力矩。利用Pro/MECHANICA进行了结构的有限元分析,介绍了抛光机器人关键部件结构优化的整个分析过程,并验证了结构优化的正确性。充分考虑到以羊毛抛光盘为抛光工具的具体情况,提出了抛光加工过程的模型及其限定条件,并以工件坐标系下的自由曲面的数据为输入,计算出了以抛光盘中心点的位姿为输出的数据,实现了抛光盘对自由参数曲面的垂直加工以Hilbert曲线作为基本要素,探讨了一种保证高精度加工的自由参数曲面抛光运动轨迹规划方法并给出了算例的结果；给出了待加工曲面投影为非正方形问题的解决方案；计算抛光轨迹之间间距。在增添运动冗余的基础上进行避奇异分析。本课题的研究对以羊毛抛光盘为抛光工具的并联抛光机器人具有一定的理论价值；对满足现代工业对高效加工与高质量产品的需求具有一定意义。