喷涂机器人目前已广泛应用于车身内外表面的喷涂，但由于影响喷涂机器人喷涂效果的因素众多，因而如何找到更加精确的油漆空间分布数学模型，以及提出更好的喷枪轨迹优化算法和控制策略都是近年来喷涂机器人研究领域所关注的热点。 本文首先介绍了喷涂机器人的研究现状和发展趋势，对喷涂机器人轨迹优化的意义和背景作了简要的阐述，并对喷涂机器人离线编程系统作了初步研究。 对于喷涂机器人喷枪最优轨迹规划问题(OTPP)，本文在介绍了平面和规则曲面上的喷枪轨迹优化方法后，利用已有的涂层累积速率数学模型，以采样点上的涂层厚度方差最小为优化目标，对沿指定空间路径的喷枪轨迹优化问题进行研究；通过对简单的平面和规则曲面的喷枪轨迹优化问题的分析后，提出自由曲面的喷枪轨迹优化问题，通过分析喷涂过程中各个可控参数对喷涂效果的影响，建立自由曲面上涂层厚度数学模型，选取时间最小和涂层厚度方差最小作为目标函数，对沿指定空间路径的喷枪轨迹进行优化；随着现代制造技术的发展，车身的构造已经变的相当的复杂，因此这里简单的介绍了复杂曲面的喷枪轨迹优化问题，按照曲面拓扑结构建立评价函数，对曲面进行分片操作，从而实现大面积复杂曲面上的自动轨迹优化。 最后通过对逆向工程中的曲面造型技术的研究，详细地介绍了曲面造型技术中的点云数据的获取与处理，并在此基础上进行曲线拟合和曲面重建，为喷涂机器人的离线编程系统提供物体的造型。结合本课题的要求，对脸盆形状的工件进行造型，并在此基础上生成喷涂机器人喷枪的运行轨迹。 仿真实验表明：本文中所设计的喷枪轨迹优化方法可以在机器人的实际喷涂控制中获得较好的效果。本课题得到江苏省高技术研究项目(BG2006023)的资金资助。