高铁白车身的喷涂工作目前主要由人工完成,人工喷涂存在着效率低、质量差、危害人员健康等诸多问题。随着国产喷涂机器人的技术发展,我国机器人行业在高铁等大型对象的系统集成和开发能力正在逐步提升,但是机器人的编程工作仍然是以低效的示教编程为主。为了提高喷涂机器人的应用效率,本文以国产ER15HW型喷涂机器人为对象,对高铁离线编程的关键技术进行研究,并自主研发国产喷涂机器人离线编程与仿真软件。主要研究内容如下:实现了基于曲面分割法的高铁喷涂轨迹规划。利用静态涂层厚度的椭圆双β分布模型,研究了高铁喷涂的动态累计涂层厚度分布规律,以涂层的均匀性指标为依据分析了轨迹间距对涂层厚度分布的影响,确定了喷涂离线轨迹规划方案。基于三维模型包围盒信息和曲面分割的方法实现了高铁喷涂的离线路径规划,并根据路径的切矢和曲面的法矢生成了具有详细位姿信息描述的机器人目标点。提出了适用于ER15HW型喷涂机器人的运动学逆解算法。本文运用M-DH（Modified-DH）建模方法,建立了机器人的运动学模型,针对非球型手腕不满足Pieper准则的特殊性,先简化机器人的结构使其满足Pieper准则,将得到的显式解析解作为数值法的初值,基于牛顿迭代法和雅克比伪逆法,快速迭代得到了机器人的精确逆解,同时保证了算法在机器人处于奇异位置附近的鲁棒性,在求解精度为e-12下,单次求解时间低于5ms,适用于仿真软件的计算。结合以上研究,本文基于Open CASCADE开源几何建模内核自主研发了喷涂机器人离线编程与仿真软件,摆脱了过去常用的二次开发对其他平台的依赖。使用该软件实现了高铁部分喷涂区域的离线编程和仿真测试,最后将离线程序用于高铁喷涂实验,其结果与仿真相符,证明了该离线编程软件具有一定的实用价值。