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较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件
内部，喷涂其内表面。喷漆机器人一般采用液压驱动，可通过手把手示教
或点位示数来实现示教。
喷漆机器人的运动采用空间轨迹运动控制方式[8]
。有专用型和通用型之分。
前者只用在大批量生产的流水作业线上，对形状变化不大的工件表面进行喷涂,
它的动作比较简单, 喷枪运动的自由度也可以少些。通用型喷漆机器人能对各种
复杂的空间曲面进行喷涂加工。其机械部分称为本体或操作器, 通常采用多关节
式结构[9]
。
1.3 国内外喷漆机器人研究概况
近20年来喷漆机器人技术发展迅速，以1985年至1995年喷漆机器人主要技术
指标的变化为例：驱动方式从液压驱动方式改变为电力驱动；喷涂速率从800mm/s
提高到1200mm/s；绝对精度(相对于一点)从±4mm提高到±lmm；动态跟踪精度从
±25mm提高到±6mm；机器人机械手臂的动态加速过程更加平稳快速[10]
。
喷漆机器人在国外的使用可以追溯到20世纪中叶[11,12]
。1951年，美国
AustinMotors Longbridge公司开始尝试利用简单的3轴机器人定点自动涂装汽
车外身。1958年，美国Morris Motors Cowley公司成功安装了一条高产出的涂装
生产线，把所有的汽车外身的涂装工作交给3台3轴机器人(其中，2台安装在流水
线的两侧，l台安装在流水线上方)完成。
目前，国外机器人喷漆技术已经处于应用阶段，为了适应市场的快速变化，
过去刚性自动喷涂线都已经改为以机器人为主体的柔性自动喷涂线[13,14]
。学术界
研究主要集中在机器人喷漆时喷枪运动轨迹的规划、离线编程技术、喷漆质量以
及对环境的影响等方面。早期人们主要针对喷漆机器人示教编程的不足，进行基
于零件CAD模型的喷枪运动轨迹的规划与离线编程技术的研究一些研究者则关注
未知零件的自动编程技术。
国内工业机器人研究开始于上世纪70年代，但由于当时基础条件薄弱、关键
技术与部件不配套、市场应用不足等种种原因，未能形成真正的产品。80年代中
期，在国家科技攻关项目的支持下，国内工业机器人研究开发进入了一个新阶段，
形成了国内工业机器人发展的一次高潮[15]
。
目前，我国以焊接、喷漆、装配、搬运等为主的工业机器人，以伺服驱动器、
谐波减速器、薄壁轴承为代表的元部件，以及机器人本体设计制造技术、控制技
术、系统集成技术和应用技术都取得显著成果。机器人喷涂作业在我国汽车、家
电、机械制造等行业中已发挥了重要作用[16-18]
，
但国内喷漆机器人开发技术仍处于逐步研究完善的阶段，机器人运动编程技
术都是以示教再现编程为主，在喷漆机器人离线编程技术研究方面，主要是跟踪
国外进行喷枪轨迹规划技术的研究[19]
以及喷枪喷矩建模研究[20]
。对于具有较大
柔性的适应于多品种小批量生产的数控喷漆机器人的开发尚在研究阶段。
1.4 喷漆机器人相关技术
喷漆机器人是一种重要的涂装设备，它能够保证工人的身体健康不受危害，
同时又能提高经济效益和喷漆质量，能应用于多种喷漆场合。喷漆机器人从出现
开始在几十年内得到迅速发展。目前我国在喷漆机器人的技术水平和应用水平上
都与国外有很大差距，相关技术的研究于工业自动化的发展具有重要的意义。