涂装是现代工程机械的表面制造工艺中的重要环节,广泛应用于汽车表面作业,机械装备的外观品质提升。喷涂机器人是一种现代制造业中重要的自动化涂装生产设备,在国内外被广泛应用于产品表面的涂装作业。传统的人工示教法因人为因素无法保证生产质量,生产效率和涂料利用率低,且面对复杂形状曲面如犄角曲面时,不能满足喷涂质量的要求。本论文针对传统喷涂产业中垂直喷涂编程方法进行改进,采用倾角喷涂技术和在线编程技术,能够满足现代喷涂产业柔性化与自动化需求,改善喷涂环境。具体的研究工作与成果如下:(1)针对垂直喷涂技术应对犄角曲面存在的涂料浪费,涂层厚度不均匀等问题,引入连续变倾角和等倾角喷涂两种倾角喷涂方案。首先介绍平面垂直静态喷涂累积速率理论,引入了不同倾角涂层生长速率模型,然后根据两种倾角喷涂方案,建立对应的动态喷涂涂层厚度的叠加模型。基于建立的涂层厚度数学模型和多约束优化算法,展开对动态喷涂时喷涂参数优化的研究。(2)研究了喷涂幅角和面片夹角对垂直和倾角两种离线喷涂工艺选择的影响。在垂直喷涂工艺中着重考虑了面片涂料扩散的影响,对面片交界处涂层厚度重新建模,分析面片夹角对涂层厚度分布的影响规律,根据涂层厚度允许误差选择合理的喷涂工艺,提高了喷涂轨迹离线规划效率。(3)采用等倾角和连续变倾角喷涂理论合理规划两种不同犄角曲面轨迹,使用深度传感器获取工件点云图,利用点云库喷涂点云进行预处理,基于点云区域分割和点云切片技术,生成喷涂轨迹点,使用随机采样一致性算法求解喷涂执行器末端轨迹方程,获得面向不同犄角曲面的喷涂轨迹线。(4)基于ROS中的MoveIt!运动规划库对喷涂机器人的运动规划及控制仿真进行研究。初步搭建了喷涂机器人仿真的系统框架,使用基本的几何体(圆柱、立方体、平面)建立了喷涂机器人虚拟仿真模型,其次,在MoveIt!中进行了喷涂机械臂的轨迹规划,设计了机械臂控制器,创建gazebo_ros_control控制器插件,集成传感器和执行器驱动模块,在Gazebo中做倾角喷涂在线仿真实验。