本文紧密围绕国家高技术研究发展计划(“863”计划)“大型曲面自主研抛作业微小机器人技术”和国家自然科学基金项目“自定位微小研抛机器人精整加工大型曲面研究”开展研究工作,以实现微小研抛机器人能够在大型曲面上自主加工作业为研究目标,对微小研抛机器人工艺规划技术进行了深入研究。在简要介绍微小研抛机器人各部分组成和工作过程的基础上,对微小研抛机器人工艺系统进行了研究,提出了研抛加工步骤,总结了影响表面质量和效率的因素。运用概率论、弹塑性力学和切削理论,在对磨具表面磨粒分布规律和材料去除机理进行详细分析的基础上,建立了材料去除率模型和材料去除轮廓模型,采用仿真分析和实验研究方法,对模型进行了讨论分析。通过大量研抛实验,研究了研抛压力、工具转速、进给速度、磨料粒度等工艺参数对表面质量和效率的影响;对实验数据进行总结分析,揭示了材料去除深度、表面粗糙度和加工效率随研抛次数增加的变化规律;分别采用理论分析、实验数据和人工神经网络方法建立了表面粗糙度模型。提出了三种适用于模具曲面研抛加工的工艺参数优化方法,即采用灰关联分析方法在给定实验条件下进行工艺参数优化组合、基于人工神经网络和遗传算法的工艺参数优化和基于模糊综合评判与范例推理的研抛工艺参数优化。对微小研抛机器人加工工艺进行了规划,提出了确定最佳研抛次数的方法,并进行了微小研抛机器人加工优化实验研究。