喷涂机器人可以有效改善喷涂工人的劳动环境,提高喷涂的效率和质量。目前,我国喷涂机器人主要依赖进口,自主研究和开发喷涂机器人对满足国内市场的需要以及形成我国的工业机器人产业化具有十分重要的意义。本文针对自主研发喷涂机器人中遇到的电机选型、结构强度刚度等问题,开展了动力学分析以及结构的轻量化方面的研究。文中所做的工作,对喷涂机器人的开发有很好的促进作用。首先,采用虚拟样机进行了喷涂机器人的动力学分析。在CAD模型的基础上建立了喷涂机器人虚拟样机模型,然后利用该动力学模型搜索出机器人工作空间内的各个关节的峰值力、扭矩和峰值功率。其次,解决了喷涂机器人本体的结构设计中必须考虑的电机选型问题。以动力学分析中得到关节的峰值力矩作为电机的驱动负载,利用标准化扭矩转速T*max-ω*max图表示电机的性能,完成了电机的选择,该方法也可直接扩展应用于含减速器的电机选型中。再次,分析了设计的喷涂机器人本体主要部件的强度和刚度。以动力学分析中得到关节的峰值力、力矩作为结构分析的边界条件,利用Abaqus软件进行了主要部件强度和刚度的分析,分析结果表明满足设计要求。最后,对喷涂机器人本体的大臂进行轻量化设计。利用拓扑优化对设计的大臂进行优化。根据原大臂结构和实际的工况,选取了拓扑优化的基模型,并分两种目标对大臂进行了拓扑优化设计,得到了大臂的材料最优分布图,为大臂的二次设计提供了指导方向。经过大臂进行了结构分析比较,结果表明在结构刚度没有较大改变的情况下,实现了大臂的轻量化。