在玩具行业中,手工套模喷漆工艺最为烦琐和复杂,严重依赖经验丰富的技工,且喷漆效率低下,工作环境也最为恶劣,以至从事此项工作的人员越来越少,招工困难的现象也日益严重,迫切地需要开发喷漆自动化装备。同时,由于玩具种类繁多,工艺相对比较复杂,对喷漆质量的要求也越来越高,而由于人工操作的缺陷,造成高档类玩具手工喷漆效果欠佳、合格率不高,迫切需要研制能够克服人工操作缺陷的自动化喷漆装备。本文对玩具行业喷漆玩具的表面喷漆特点、合模、清洗铜模环节进行了分析,设计了以Trio运动控制器为核心的玩具喷漆系统。针对玩具行业喷漆玩具的表面喷漆特点,通过观察人工喷漆姿势,利用机器人技术对玩具喷漆所需自由度分析归类,在分类和手工套模喷漆工艺的基础上,进行机器人玩具自动喷漆工艺以及规划研究,提出了直线、圆弧、立体、单次立体以及自定义五种喷漆模式,以解决绝大多数需要经验丰富的技工通过烦琐和复杂的手工套模实现的玩具喷漆方式。设计研发的玩具喷漆系统通过合模结构中采用精密的传动和定位环节,保证了合模运动中的工件与铜模配合过程中的平稳性、直线性和精确性,同时利用工件模板间的缓冲环节,消除了合模中由于铜模变形以及玩具差异性而造成合模配合不完整问题。作为与玩具喷漆相同重要的一个环节——铜模清洗,结合大量的实验研究以及人工清洗方法,提出了一种多自由度振动搓洗式铜模表面油漆清洗方法,该方法在快速换模的前提下,很好地解决了铜模表面残余油漆不易清洗干净的问题,尤其是对喷漆面积复杂细小玩具用的铜模的快速高效清洗。研制的玩具喷漆机器人能够满足当前玩具喷漆行业的要求,喷漆效果与人工喷漆基本一致,效率可达人工喷漆的3~5倍,在节能、减排的前提下将玩具行业劳动工人从恶劣工作环境中解放出来,真正做到清洁、高效、节能生产。