制造业自动化的浪潮,促使工业机器人得到日益广泛的关注和应用。喷涂机器人是一类特殊的工业机器人,在结构设计、轨迹规划、工艺控制等方面有独特的特点。目前,成熟的喷涂机器人系统均为进口产品,相关技术自成体系,开放的开发接口有限,基于这些系统进行应用开发较为困难。本文以国内某喷涂作业系统作为试验平台,以降低系统喷幅宽度误差为研究目标,采用理论分析和试验验证相结合的方法,对利用机器人自身运动补偿和利用补偿机构实现喷幅宽度误差控制的方法展开了研究,探索了改善喷涂机器人性能的方法和实现手段,可为类似应用研究提供借鉴,具有一定典型意义。内容包括：6轴串联机器人运动学建模、喷枪喷涂沉积建模、控制系统研究、补偿机构设计与实现。本文首先通过喷涂工艺试验对喷枪沉积过程进行建模表征,确定了适合工程应用的控制变量,接着分两种思路对喷涂宽度补偿的控制步骤和代价进行了定性比较,优选了易于实现的补偿方法,并对与原喷涂作业系统的兼容方法进行分析和试验,最后搭建试验平台实现了功能。重点围绕提高喷涂机器人喷幅宽度控制的理论分析和技术实现两大问题,主要的研究工作和结论如下：1.对串联式机器人进行了D-H建模,确定齐次变换矩阵。推导了串联机器人的正运动学模型。研究了串联机器人的逆运动学算法,详细给出了符合Pieper准则的机器人求解逆运动学的步骤过程,并对更一般性的机器人逆运动数值解算法原理做了简要介绍。对喷涂距离误差的逆运动求解步骤做了归纳,探讨了利用机器人自身结构实现实时补偿的可行性。2.对喷枪的涂层沉积情况进行了建模,对比了几种典型模型的特点、建模方法,通过开展喷枪工艺试验,进行了涂层分布律建模和喷幅宽度建模,提出了在通过标定,排除工作压力、涂料粘度、温度等外界条件扰动对喷幅宽度的影响,以喷涂距离控制补偿喷幅宽度误差的方案。3.设计并搭建了喷幅误差补偿机构实验平台。介绍了补偿机构试验平台的构成,采用伺服电机、运动控制器、DSP、距离传感器和工业相机,完成了系数标定、误差补偿和根据设定改变喷幅宽度等功能。通过坐标变换,实现了与原机器人喷涂系统的喷涂轨迹兼容。通过在原机器人离线仿真软件Robot Studio中建立包围盒模型,实现了防碰撞干涉检测功能的兼容。试验表明,所搭建的喷幅误差补偿机构能在一定程度上提高原系统的喷幅误差抑制水平,从而降低喷涂目标建模精度要求、摆放位置要求和加工精度要求。