当前，以智能制造为主导的第四次工业革命悄然而至，德国的工业4.0、美国的工业互联网以及中国制造2025均是针对这次工业革命的战略构思。中国制造2025是自动化和信息化两化融合的过程，工业机器人凭借其自动化、柔性化、智能化的生产特点，成为智能制造中不可或缺的重要部分。根据应用形式不同，工业机器人可分为搬运机器人、码垛机器人、焊接机器人、打磨抛光机器人、喷涂机器人等。

涂装是产品制造的一个重要环节，关系着产品的外观质量，不仅赋予产品优良的防护、装饰性能，而且也是产品价值的重要构成因素。喷涂是涂装技术的重要工艺，喷涂房环境恶劣，涂料中的挥发性有机物、粉尘严重影响工人身体健康；同时，人工喷涂在漆膜性能、喷涂效率、涂料利用率方面的瓶颈日益显现。因此，采用喷涂机器人替代人工喷涂是必然趋势，喷涂机器人也成为了应用热点。

目前，喷涂机器人已经广泛用于汽车整车及其零部件、电子产品、家具的自动喷涂。未来，以喷涂机器人为重要代表的新型设备与新型涂料、新工艺相互促进、相互发展所引发的涂装技术变革，将会更好的服务于国民经济各个行业。与此同时，喷涂机器人作为工业机器人中的一员，也会成为涂装领域自动化和信息化进程的重要推动力量。

1 喷涂机器人研发现状

1.1 喷涂机器人特点

喷涂机器人有着**的工作特点，除了具备机器人的共性功能外，还需具备如下特点方能满足工业化的应用需求。

1）防爆功能

涂料中的可挥发性有机物（丙酮、甲苯、二甲苯、乙醚等）在密闭的喷涂房中形成具有潜在爆炸的气体环境，喷漆区内爆炸性气体环境为1区危险区域，爆炸性粉尘环境为21危险区域，故喷涂机器人置于喷涂房中的执行部分（机器人本体）需要具有防爆功能。

2）斜交/直线形非球型中空手腕（4、5、6轴）结构

喷涂狭小空间或工件内表面时，斜交/直线形非球型中空手腕结构喷涂机器人运动学特性优于正交球型手腕结构机器人（焊接机器人采用的结构形式），喷枪姿态可快速灵活变换。另外，涂料管路置于中空手腕内部，避免了4、5、6轴运动过程中管路发生缠绕及位置干涉，同时也在某种程度上防止了涂料管破裂污染工件。

3）喷涂设备集成度高

喷涂方式体系多样，根据供料压力可划分为低压喷涂方式和中高压喷涂方式。空气（静电）喷涂、静电旋杯喷涂属于低压喷涂方式，涂料颗粒雾化效果好、装饰性好，广泛用于汽车及其零部件的涂装；混气/空气辅助（静电）喷涂、无气喷涂属于中高压喷涂方式，涂料流量大，一次成膜厚度大，涂装效率高，广泛用于一般工业的涂装。

在汽车工业应用中，为了提高喷涂节拍，减少清洗管路的时间和溶剂消耗量，在低压喷涂系统引入了换色模块、双组份在线***配比模块，并且由于低压供料的特点，各种模块体积小、集成度高，通过气体控制阀芯通断，可安装在喷涂机器人小臂内部或机器人附近区域，成为与喷涂机器人集成度***高的喷涂设备。

4）喷涂工艺软件

针对集成度较高的喷涂设备，喷涂机器人可通过喷涂工艺软件进行喷涂点工艺参数（涂料流量、雾化空气压力、扇幅空气压力等，包括开关量和模拟量）的快速控制及喷涂过程（清洗、换色）的快速控制。

5）智能跟随

为了提高生产节拍，喷涂过程中悬挂链（或其他输送设备）不停止，喷涂机器人需跟随悬挂链进行自动喷涂。因此，喷涂机器人需具备智能跟随的功能，即采用静态表面喷涂轨迹的示教或离线编程，在自动喷涂作业时，在工件移动方向给出一个速度值，机器人根据该速度自动规划出新的喷涂轨迹。

6）离线编程工作站

喷涂作为一种表面处理工艺，需要喷涂机器人对工件表面进行整体喷漆。在有些应用中，示教工作是非常复杂甚至不可能实现的。采用离线编程工作站将工件表面点离散，然后生成喷涂机器人的运动轨迹，不但提高了喷涂机器人运动轨迹生成效率，也提高了项目的可实施性。