随着喷涂机器人在智能制造领域的大规模应用,传统的示教编程方式已经远远不能满足喷涂加工要求,以安全性好、适应性高著称的机器人离线编程及仿真技术已经受到了行业内广泛的关注。本文结合卫浴喷涂应用和机器人离线编程系统框架,对复杂曲面离线编程中工艺参数规划、喷涂路径粗插补、机器人变位机的协调运动的关键技术进行研究。针对喷涂工艺参数规划的合理性问题,建立了基于涂层一致性的喷涂质量优化模型。采用β分布涂层增长模型,研究了喷枪范围涂层累积速率与涂层厚度模型间的数学关系,规避了涂层厚度求解中的复杂积分计算。结合喷涂应用,系统的分析了喷釉参数对涂层厚度的影响,并通过平面喷涂实验进行验证。喷涂质量的工艺参数分析对实际喷涂参数的规划起到了理论指导作用。传统的机器人点到点的到达方式会带来喷枪移动速度的波动。本文对刀位点规划策略和路径光顺算法进行深入研究,实现了基于离线方式的喷涂路径粗插补算法。通过B样条曲线拟合初始刀位点,并采用泰勒展开算法对路径进行细分,保证了相邻喷涂刀位点间的光滑过渡和速度连续。机器人与变位机的运动分配策略是保证喷涂系统协调、平稳运动的关键。在分析了机器人变位机喷涂系统的冗余性的基础上,给出了机器人运动优先、转台运动优先的两种运动分配策略。以运动平稳性为优化目标,建立了机器人与变位机的协调运动的优化模型。采用基于前瞻思想的粒子群算法,实现了多变量函数不定极值求解问题,提高了机器人变位机系统的协调平稳性。基于以上研究,开发并实现了卫浴喷涂机器人离线编程原型系统。采用华中机器人对离线代码进行验证,以典型的卫浴产品为例进行喷涂实验,证实了本文研究的卫浴喷涂离线编程技术的适用性。