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随着工业技术的发展,工业机器人在涂装领域应用越来越广泛,自动涂装设备代替人工已经成为趋势,提高自动涂装系统性能具有很重要的现实意义和价值。自动涂装中,需要对相关工件的自由曲线形状进行描述及参数化处理,使机器人末端沿该轮廓线匀速运动。针对涂装的工艺要求,本文进行了空间自由曲线机器人匀速运动控制方法的研究。首先,对空间自由曲线的NURBS插补方法进行了研究。介绍了NURBS曲线的基本理论和其求解方法,引入一种自适应的NURBS曲线插补方法,此方法便于计算机储存与计算,且计算速度快、仿形精度高、得到的曲线更平滑。其次,进行了多段直线连续匀速运动轨迹规划。引入了基于梯形速度规划的多段直线连续运动的轨迹规划,针对机器人末端连续匀速运动的要求,对该轨迹规划方法进行了调整,实现了多段直线连续匀速运动的轨迹生成;针对需要机器人末端垂直工件表面喷涂的场合,提出了一种基于点云模型的姿态规划。然后,对轨迹规划后的末端速度进行了基于遗传算法的优化。该方法基于PUMA560机器人建立了末端连续运动轨迹的优化模型,采用时间最优准则对该段轨迹进行优化,得到了在其约束条件范围内的最佳速度和加速度;最后,进行了空间自由曲线机器人匀速运动实验。在搭建的机器人实验环境进行了自由曲线的NURBS插补运动实验,并借助激光位移传感器测得末端的速度情况,实验证明了NURBS插补的优势与广泛性,采用NURBS插补加本文所介绍的多段直线连续匀速运动的方法,可以得到机器人末端优良的运动性能,满足汽车后市场机器人喷涂末端速度波动在5%范围内的涂装工艺参数要求。