与传统的人工喷涂相比,运用机器人喷涂技术可大大提高喷涂的质量及效率,因而越来越多企业引进机器人技术实现喷涂工艺。但传统喷涂机器人往往通过编程输入和示教盒示教的方式控制机器人作业,当喷涂工件拥有不规则的曲面且表面较复杂时,利用这两种控制方式都难以规划出合适的喷涂轨迹。而且中小型企业并没有配备专门技术人员对机器人进行编程调试及维护,从而大大阻碍了喷涂机器人普及。因此有必要研究更简单易用且能有效解决复杂喷涂轨迹难题的喷涂机器人控制系统及设备。课题设计的控制系统主要通过轨迹重新复现来控制机器人进行作业。有三种途径得到复现轨迹,一是通过直接示教方式得到拖动示教轨迹;二是通过输入直线插补、圆弧插补等编程指令得到直线、圆弧等编程轨迹;三是通过已有轨迹进行首尾拼接得到新的组合轨迹,从而允许一个组合轨迹程序同时存在拖动示教轨迹和编程轨迹。这样的工作方式使得喷涂机器人达到易用高效且操作方便,并可实现复杂喷涂工艺的目的。针对系统硬件架构,分析了喷涂机器人本体的机械结构,接着分析了控制硬件平台的结构组成,并对组成控制硬件平台的工控机和运动控制器、伺服驱动器与伺服装置、位置检测装置等模块进行选型设计。针对系统软件结构,利用模块化设计思想对软件结构进行模块的划分,从而能够对系统开发流程进行管理,保证系统的稳定性,提高系统的开发进度以及明确系统的需求等。利用D-H法则建立自主研发的喷涂机器人本体的运动学模型并进行运动学分析。建立喷涂机器人的连杆坐标系以及通过连杆变换得到各连杆的变换矩阵,最后求解出机器人运动学正、逆解。针对控制系统核心功能模块:直接示教模块和简易编程模块的实现进行深入探讨。其中,直接示教功能主要为了得到拖动示教轨迹,其由手把手拖动示教和示教轨迹再现两个环节组成。分别对这两个环节进行探讨及设计,并对遇到的技术难题,如确定采样周期和施加辅助力等问题进行讨论并设计算法。而简易编程模块主要是通过指令生成直线、圆弧等规律轨迹。针对简易编程模块的设计与实现,基于词法分析工具LEX和语法分析器YACC设计的编译器进行解释,语义分析后生成与示教程序一样格式的目标文件,可直接通过轨迹复现环节再现轨迹。控制系统已经应用在自主研发的喷涂机器人上,并设计一些关键实验对喷涂机器人控制系统进行运行综合性测试。另外,基于OpenGL库设计了三维仿真软件以验证推导的机器人运动模型及正、逆解运算的正确性。最后通过介绍已经投入生产的喷涂机器人的具体应用实例,来证实控制系统的可靠和稳定。