喷涂机器人因其离线编程系统的灵活性与交互性被广泛应用于汽车、家具等表面喷涂行业,不仅可以降低操作人员的工作强度,还可以改善喷涂环境。喷涂机器人离线编程系统的重要核心是离线喷涂轨迹规划,合理的喷涂轨迹规划可以保障喷涂均匀性。本课题以广东荣德喷涂公司的美式古典掩门自动喷色项目为背景,提出了一种平面轮廓偏置螺旋轨迹规划算法,与传统光栅路径规划方法对比具有更好的优势,并利用极值法、黄金分割法以及插补算法对螺旋喷涂轨迹进行优化。最后以ABB IRB5500机器人为应用平台,采用离线仿真技术对该规划方法的可行性进行验证。该轨迹规划方法可减少机器人的过渡消耗,实现连续喷涂,减少了喷涂时间和涂料浪费,提高了喷涂效率及喷涂质量。主要工作如下:(1)以美式古典掩门大型复杂工件为研究对象,遵循喷涂工艺参数对喷涂质量的影响规律,建立喷枪涂层累积速率模型、涂层厚度分布模型,以极值法计算相邻喷涂轨迹最优重叠间距,为轨迹规划奠定基础。(2)根据门板工件表面几何特征研究喷涂轨迹规划算法,提出一种新的适用于凹凸回形工件表面的平面轮廓偏置螺旋轨迹规划算法,该方法是将分片组合后的平面轮廓通过四边偏置算法生成回形喷涂轨迹,以对角化连接算法进行轨迹连接生成连续螺旋喷涂轨迹。(3)针对螺旋喷涂轨迹,采用黄金分割法对相交面轨迹间距进行优化,以空间直线插值和圆弧插值算法对喷枪运行轨迹进行组合优化。(4)以ABB IRB5500机器人为应用平台,建立喷涂系统的坐标系之间的联系,根据六自由度机器人运动学与逆运动学实现喷枪运行轨迹到机器人各关节运动的转换。(5)通过离线仿真软件Robotstudio对喷枪螺旋喷涂轨迹进行仿真分析。根据机器人轨迹仿真中各关节轴角度变化、可达能力检测和碰撞监测,验证螺旋喷涂轨迹的可执行性和合理性。