2021年12月，中国科学院上海光学精密机械研究所承担的中科院科研仪器设备研制项目“大口径自由曲面光学元件机器人超精密复合加工平台”获得综合验收优秀。装备首次在单台机器人载体中实现多功能、智能化超精密研抛能力，成功应用于国家重大任务光学元件研制，加工精度及效率相比传统装备工艺可提升80%以上。该装备的成功研制，对于打破国外光学加工工艺和装备的技术封锁具有重要意义。
大口径复杂曲面光学元件超精密加工技术是高功率激光、空间探测、纳米光刻等高新技术领域的核心关键技术。现有箱式数控抛光装备有着动态性能差、灵活度不足且造价高的缺陷，而机器人研抛装备是解决以上问题的有效手段，但也面临定位精度低、刚度低、振动大导致的加工精度差缺陷，与国外同类型设备相比，我国差距较大。
在院研制项目支持下，团队提出机器人多功能加工平台概念，将气囊抛光、射流抛光、柔性光顺、六自由度智能机器人系统等进行创新集成，实现了数字化加工技术与智能机器人的有效融合，在单一装备中可完成各类复杂曲面研-抛-修全流程工艺。针对大口径光学元件机器人抛光全频段误差高精度加工瓶颈，突破不同工艺下机器人力、位、姿混合控制、复杂曲面自适应路径规划、极窄边缘效应、稀疏化波纹控制以及超光滑表面生成等关键技术，实现了多功能机器人抛光精度及效率的大幅提升，典型加工结果如图1和图2所示。
(a) 加工前 (b) 加工后
图1 800mm标准镜复合加工结果
(a) 加工前面形误差 (b) 加工后面形误差
(a) 加工前表面粗糙度 (b) 加工后表面粗糙度
图2 48070mm2单晶硅长条复合加工结果
图3 机器人抛光平台