喷涂机器人因喷涂质量高、生产柔性好、工作效率高等原因被广泛应用于汽车、工程机械、卫生陶瓷、家具等生产过程中的喷涂作业。到目前为止,国内用的喷涂机器人几乎全是外国品牌,国产品牌寥寥无几。究其原因,除了尚未掌握喷涂离线编程这一核心技术之外,在本体设计技术方面也有待进一步的提高,以保证机器人具有优良的性能指标。喷涂机器人,特别是汽车喷涂机器人臂展大、需中空防爆,且对整机变形量和功耗有相当高的要求,这对设计者来说是一个不小的挑战。考虑到喷涂机器人的负载比较小,且运动速度变化并不剧烈,本文将以自主研发的7R 6-DOF喷涂机器人为对象,主要针对壁面安装方式进行静态结构优化设计。为了合理确定最差工况,首先根据机器人各个杆件的弯/扭受力状态把家轿喷涂区域视作一个六面体,并选取每个顶点作为代表位姿,共计8个典型位姿点;然后利用有限元分析软件ABAQUS计算出8个位姿点处的整机末端变形,经过定量与定性分析合理确定了最差工况;然后分析了危险工况下各部件自身变形对整机末端变形的变形贡献率,确定了各零部件在后续拓扑优化时需要适当增加还是减少杆件刚度。根据等变形贡献率对机器人整机刚度进行了分配,得到了各部件在位移变形方面的要求,确定了各部件拓扑优化的目标。考虑到后面的杆件为前面杆件的负载,采用逆序方式依次对小臂、大臂、腰部和基座进行了杆件级的结构优化。在得到每个杆件的概念模型后,进行了合理解读以确定优化结构;然后对重构后的模型进行了有限元分析,并对优化前、后的结果进行了对比分析。最后对优化后的各部件进行了重新装配,并利用ABAQUS进行了整机静力学分析,验证了所提方法的有效性与先进性。