本课题以大型特种工件表面防热层喷涂作业为背景,针对工件表面喷涂作业任务要求,提出一种大工作空间喷涂机器人构型方案,进行运动学、工作空间和奇异位形分析,开展轨迹规划和动力学仿真,其研究结果为大型特种工件喷涂机器人研制提供理论指导,课题研究具有重要的理论意义和实际应用价值。论文主要研究内容如下：1.根据大型工件喷涂任务要求,利用图形学方法开展串联机器人构型设计,提出大型工件表面防热层喷涂串联机器人的不同设计方案。结合工件具体喷涂要求,对几种设计方案进行比较分析后,确定一种喷涂机器人设计方案,据此完成喷涂机器人尺寸综合设计。2.对喷涂机器人机构进行运动学分析,应用D-H法建立机器人正逆位置分析模型,结合数值计算软件mathmatica求出其解析解。对喷涂机器人机构工作空间分析、奇异位形进行分析,采用蒙特卡洛方法及matlab编程绘制了机器人的三维空间及二维截面的工作空间,采用螺旋理论及零空间方法分析了拟定机构的奇异位形情况,在此基础上确定机器人末端操作器在三维空间中的运动范围。3.根据工件特点和喷涂灵活避障要求,对喷涂机器人无干涉、连续喷涂的路径轨迹规划进行研究,完成满足特定精度要求的插值运算和位置逆解运算,在关节空间内对各个关节的运行轨迹进行规划。4.在喷涂机器人三维建模基础上,利用喷涂路径轨迹规划结果,对机构进行运动学仿真,验证本文中关于运动学解和轨迹规划结果等理论计算的正确性。对喷涂机器人机构进行动力学分析,验证在大工作空间条件下,大尺寸机械臂的动力学性能满足要求。本文针对大型特种工件表面喷涂机器人机构的理论研究、仿真分析和实验结果表明所设计喷涂机器人机构能够满足设计要求,为满足生产实际要求的喷涂机器人研制奠定了理论基础。