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要同这种作业的工艺特点相结合的，因此就有了各种不同品种的工业机器人。喷
漆机器人是机器人技术与表面喷漆工艺相结合的产物，是工业机器人产品中的一
个特殊品种，用于完成表面涂覆工作。
1.1 对喷漆机器人进行研究的目的和意义
自1961年第一台商用工业机器人Unimate问世以来，经过40多年的发展，工
业机器人已广泛应用于各个工业领域，成为制造业生产自动化中重要的机电一体
化设备。可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作，代
替人完成繁重、单调重复的劳动，提高劳动生产率，保证产品质量[1]
。
喷漆正是一种有害、有毒、单调、重复的劳动。利用人工喷漆．其喷漆质量
只能取决于工人的经验，由于喷涂效果与物体表面形状及喷枪参数等诸多因素有
关，因此单凭经验无法获得极佳的喷涂效果。而且喷漆过程费时、费力、费料，
油漆的大量消耗亦加重了环境污染。油漆对人体危害很大，喷漆过程中，工人始
终处于有害的环境中。
静电涂装因其具有喷涂效率高、涂层均匀、污染少、适应大规模自动涂装生
产线等优点已被越来越多的汽车生产商所采用，成为当今汽车车身涂装最主要的
方法。实现静电喷涂的基础是自动静电喷涂设备，它的稳定性、精确性直接影响
到静电喷涂的效果以及整条生产线的正常运行。目前常用的自动静电喷涂设备主
要包括喷涂机和喷漆机器人。
自动喷涂机因其喷涂质量好，喷涂表面质量稳定，工人劳动条件好，能降低
动力消耗，价格适中等特点深受中小规模制造企业涂装线青睐而广泛被采用。然本科毕业设计说明书（论文） 第2 页 共34页
而，随着我国工业的高速发展．对喷漆产品产量和质量提出了更高的要求，现有
自动喷涂机大多存在控制精度不够、柔性低、喷涂轨迹单一化、浪费油漆等缺点，
已经不能适应当前工业生产的柔性化和订单生产模式，严重制约了当前喷漆相关
工业的发展。
计算机控制的喷漆机器人早能避免危害工人健康，提高经济效益和喷涂质量
[2-5]
。相对于自动喷涂机，喷漆机器人已广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷
等工艺生产部门。其主要优点有：
(1)柔性大。工作范围大，升级可能性大；可实现内表面及外表面的喷涂；
可实现多品种车型的混线生产，如轿车、旅行车、皮卡等车身混线生产。
(2)提高喷涂质量和材料使用率。仿形喷涂轨迹精确，提高涂膜的均匀性等
外观喷涂质量；降低过喷涂量和清洗溶剂的用量，提高材料利用率。
(3)易操作和文护。可离线编程，大大地缩短现场调试时间；接插件结构和
模块化的设计，可实现快速安装和更换元器件，极大地缩短文修时间；所有部件
的文护可接近性好，便于文护保养。
(4)设备利用率高。往复式自动喷涂机利用率一般仅为40％～60％；喷涂机
器人的利用率可达90％～95％[6]
。
1.2 喷漆机器人概述
用于完成表面涂覆工作的机器人称为喷漆(或喷涂)机器人 （spray painting
robot），它是机器人技术与表面喷漆工艺相结合的产物，是工业机器人产品中
的一个特殊品种[7]
。
喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱
动的喷漆机器人还包括液压油源。多采用5或6自由度关节式结构，手臂有
较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2～3个自由度。