在制造业中,涂装环节是产品制造的重要环节。喷涂机器人因其可以改善喷涂作业工作环境差,降低工人工作强度,减少漆雾有毒气体对操作人员的健康危害,提高生产效率而被广泛使用。传统的喷涂机器人操作模式采用示教编程,具有操作简单,价格低,容易掌握的优点,在平面喷涂时取得较好的效果。但是示教编程占用较多机器人时间,示教人员需长时间在有毒的环境中作业,在面对曲面与内腔喷涂作业时,难以满足喷涂质量要求。本文针对曲面与内腔喷涂作业存在的问题,以7自由度喷涂机器人作为操作对象,对离线编程主要模块进行了设计与开发,主要研究内容如下:(1)对离线编程系统组成模块进行分析设计,详细阐述了各模块功能和作用。并对课题主要模块设计和开发步骤进行简单说明,确定了本课题采用Matlab工具箱设计运动学求解模块和轨迹规划模块,通过SolidWorks软件进行机器人和喷涂作业环境的建模与喷涂过程运动仿真。(2)基于通用三维图像存储格式STL进行喷涂轨迹规划算法研究。首先,依照喷涂工件与机器人之间的相对位姿对STL中的数据进行更新,从更新后的数据中去除非喷涂面数据。其次,使用切平面法求工件模型与切平面的交点。然后,按照喷枪口的角度变化规划喷涂路径。最后,根据路径交点求解轨迹规划节点末端位姿矩阵。(3)基于D-H法建立机器人正运动学,利用Matlab Robotics 9.0工具箱对正运动学进行验证。针对7自由度机器人逆运动学求解复杂问题,采用在RBF神经网络的基础上优化神经网络结构来求解机器人逆解,使用最小二乘法优化中心点选取,设定标准优化训练集,提高求解的准确性与速度。(4)采用SolidWorks Motion将求得的各关节轴变量输入机器人虚拟样机模型进行运动仿真,来验证规划轨迹的可行性,通过动画可直观显示喷涂机器人沿喷涂轨迹运动的过程与结果。