喷涂机器人是一款被广泛应用于汽车喷涂生产线上的自动化设备,它极大地提高了汽车车身喷涂的质量和效率。喷涂机器人的精度、喷涂轨迹、待喷涂工件表面形状及喷枪的工艺参数等因素都直接影响着喷涂质量的优劣。本文以提高机器人喷涂质量为研究目标,以一款自主研发的固定式六自由度混联喷涂机器人作为研究对象,从运动学标定技术入手,围绕误差建模、参数辨识、终端测量等关键步骤进行研究,提出一套完整的运动学标定方案。在确保机器人运动精度后,本文通过研究不同喷涂轨迹下的涂料分布,对工艺参数进行优化,提出一种保证涂层厚度均匀的轨迹规划方法。具体研究内容如下:针对该自主研发的混联喷涂机器人,通过结构等效的方法对机器人运动学建模方法进行分析,并在此基础上建立了机器人的误差模型及辨识模型。针对误差参数耦合性强的问题,提出一种基于辨识模型的冗余误差参数消除方法。由于车身表面曲率较小,喷涂机器人对位置精度的要求往往大于姿态精度。因此,本文对机器人终端少自由度测量的可行性进行分析,研究了终端姿态测量数据的缺失对终端位置精度保证的影响,并在此基础上提出基于激光跟踪仪的机器人终端位置测量方案。此外,在辨识算法方面,本文提出了岭估计算法参数的快速选取方式,并对比了岭估计算法及最小二乘法的辨识性能。接着,结合机器人控制系统的控制策略,提出了基于轨迹补偿的误差补偿方案。除喷涂机器人的精度外,喷涂轨迹是影响喷涂涂层质量的另一重要因素。本文通过建立喷枪定点喷涂、单条轨迹喷涂及往复式喷涂在平面和自由曲面上的涂料沉积模型,提出了喷涂轨迹参数的优化方法,并进行仿真验证。仿真结果表明,通过该方法进行喷涂轨迹规划能够极大地提高喷涂涂层的质量。为验证标定补偿效果,本文对混联喷涂机器人在全电机驱动状态下进行标定实验,根据实验结果推断了机器人可能存在的结构问题,并通过部分电机驱动状态下的标定实验对上述推断进行验证。最后,邀请第三方检测机构对标定后的机器人进行精度检测。检测结果表明,本文所提出的运动学标定方案能够有效保证机器人的终端输出精度。