机器人自动喷涂控制技术是近年来国内外研究的热点问题,机器人自动喷涂控制技术指的是计算机利用可靠的算法对待喷涂工件进行轨迹规划从而获得光滑连续的喷枪运动轨迹,在虚拟环境中控制喷涂机器人完成加工过程的仿真和喷涂效果的分析。机器人自动喷涂控制技术的应用可以避免人工示教造成的时间浪费和环境污染问题,从而显著提高加工生产的效率。随着复杂自由曲面越来越多被应用在产品设计中,目前的规划方法对于复杂自由曲面的轨迹规划不能取得满意的效果,因此基于复杂自由曲面的自动喷涂技术研究具有现实意义。本文对复杂自由曲面的自动喷涂控制技术展开研究,主要研究内容如下:首先,针对六自由度喷涂机器人的运动学进行了研究与分析,采用D-H法建立机器人连杆坐标系并对正运动学进行求解。对于喷涂机器人斜交末端型机构逆运动学无封闭解的问题,本文提出使用Jacobian法对六自由度喷涂机器人逆运动学进行计算,通过仿真验证了Jacobian法的实时性和准确性,为后续轨迹规划与机器人控制提供了理论依据。其次,针对喷涂技术展开研究,对影响喷涂效果的主要因素进行合理假设建模,基于平面喷涂对漆膜在工件表面的分布规律进行综合分析,建立了准确的漆膜厚度分布模型。从平面模型延伸到复杂曲面由投影定理推导得到复杂曲面上的漆膜厚度分布模型,研究和推导了动态喷涂的漆膜形成规律和涂层累积数学模型,通过Matlab平台验证建立模型的正确性和可靠性。然后,对于复杂曲面难以规划的问题本文提出优化的STL切片算法。相比于初始的切片算法,提出三角面片快速排序的方法提高求解切平面与三角面片交点的效率,同时提出了一种快速生成曲面表面喷涂轨迹的方法。对轨迹优化算法进行了研究,以期望漆膜厚度和最大允许误差为约束条件建立目标优化函数,使用黄金分割法求解得到最佳的喷涂速度和行程间距。同时,对笛卡尔空间下的轨迹规划进行了研究,对生成的喷涂轨迹进行位置和姿态的规划,从而获得更加平滑密集的喷涂轨迹。最后,本文基于WPF、OpenTK以及C#与Matlab混合编程技术在Visual Studio2017平台中开发了自动喷涂软件系统,系统可以生成基于平面、复杂曲面的喷涂轨迹,在仿真界面中对喷涂过程进行模拟并生成机器人控制代码。经过仿真证明软件生成的喷涂轨迹平滑连续,基于自由曲面喷涂漆膜覆盖完整,喷涂效果较好,从而验证了所设计自动喷涂软件系统的可行性和实用性。