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现代光学系统呈现出以下三大发展趋势：非球面、离轴反射式和大口径，其带来优势的同时也对光学加工技术提出了更高的要求。目前国外最先进的技术水平为金刚石单点加工配合镜面拼接技术，属第四代光学加工技术，而国内目前以基于CCOS技术的数控小磨头加工为代表的第二代光学加工技术尚未完全普及，与国外有较大差距。 本文采用具有更大加工范围和更高加工灵活性的工业机器人作为加工设备，运用光学加工CCOS理论对设备进行改造，设计适合工业机器人搭载、能完成光学加工任务的专用工具头，论证了工业机器人进行光学加工的可行性，获得了高于机器人本身定位精度的面形。 文章对所设计的各工具头进行了大量实验研究，重点关注了其去除效率和去除效果，并对其中的沥青层稳定性问题和“边缘问题”作了研究和解决，得到了以下结果：ⅰ.平转动丸片磨头稳定性高，适合微晶玻璃非边缘区域的研磨；ⅱ.沥青磨头稳定性差，但具有良好的去除加工痕迹的效果；ⅲ.聚氨酯软轮能解决“边缘问题”，适合微晶玻璃边缘区域的加工；ⅳ.行星转子磨头去除速率高，适合SiC这种超硬材料的研磨。除沥青磨头外，其余工具头均推荐采用弹簧或气缸增压来提高去除效率和稳定性，当采用气缸增压时推荐的压力不超过0.65MPa，软轮推荐的下压量为不会使电机停转，推荐的电机转速为不会造成磨料飞溅，行星转子磨头推荐的偏心率为小于1但接近于1。从效率上看，平转动丸片磨头的效率约为平转动沥青磨头的2至3倍，而自转速度180r/min的行星转子磨头的效率约为平转动沥青磨头的77倍。 对于一块反射镜，可以利用这套设备，通过各工具头的组合加工完成对整个镜面的研磨工作。这种方法可以取代或部分取代研磨阶段的手工修磨，并配合包括手工修磨在内的其它加工方法，成为现代化光学精密加工方式的一种补充。这对提升国内各种光学系统镜片的表面质量、形状精度、加工能力和加工效率，降低制造成本均有一定意义。