热喷涂可以高效制备多种功能性涂层，在我国各工业部门发挥着重要作用。机器人作为重要的现代工业生产设备，它不仅可以保证和提高热喷涂质量，而且能减少人们在恶劣工况下工作、有效提高热喷涂生产效率，降低生产加工成本，在热喷涂领域中也得到了广泛的应用。近几年来，随着机器人离线编程技术的应用与发展，有关涂层厚度分布数学模型的建立，喷枪轨迹优化和喷涂自动化的研究成为国内外学者关注的热点。　　本课题以旨在提高热喷涂涂层质量，优化喷涂路径，提高热喷涂生产效益为出发点，结合机器人离线编程技术，对热喷涂涂层厚度生长和分布进行了研究，揭示了涂层厚度分布的规律，并提出了优化喷涂路径的解决方式。本文对独立外轴和协同外轴与热喷涂机器人的协调运作进行了设计，优化了机器人与外轴的运动方式、工件安装方式以及喷涂路径的规划分布，总结了有效提高涂层质量和热喷涂效益的方法。最后，利用ABB机器人离线编程软件RobotStudio的二次开发接口，创建热喷涂专用软件，为优化热喷涂轨迹和辅助复杂工件的喷涂提供了解决思路。本次研究主要由以下几个部分内容构成：　　第一部分介绍了热喷涂机器人离线编程技术的研究背景及意义、热喷涂技术、ABB机器人、机器人离线编程技术以及机器人在热喷涂领域中的应用以及主要内容等。　　第二部分建立了与实际车间相同的虚拟车间；研究了在机器人系统中添加机器人外轴设备以扩展机器人的运动范围，实现多种复杂工件的喷涂。结果表明，机器人的移动速度 V、外轴设备旋转角度θ、工件表面曲率半径 r以及喷涂路径和工件的安装方式等，都对涂层质量和热喷涂生产效益影响显著，对其进行优化可控制涂层厚度的均匀性，提高涂层质量和生产率。　　第三部分介绍了几种涂层的生长速率数学模型。通过定点喷涂实验，结合较为符合实际喷涂过程的高斯模型建立了机器人超音速火焰喷涂涂层的厚度分布数学模型，并用 MATLAB软件的模拟实验结果与实际涂层厚度分布进行了对比分析，证明了该模型的准确性。在该模型的基础上对平面喷涂轨迹间距进行优化，得出优化喷涂间距，为优化机器人喷涂路径奠定了基础。　　第四部分针对 RobotStudio在热喷涂的应用中存在一些局限性问题，采用二次开发的形式在RobotStudio中添加热喷涂所需要的功能。介绍了基于RobotStudio软件创建热喷涂插件（SprayPlugin）的整个过程。利用该插件可以快速简单地在一些较复杂的工件表面上获得热喷涂路径，为今后更全面的热喷涂专用软件的开发提供解决思路。