喷涂机器人是一种重要的先进涂装生产装备，在国内外广泛应用于汽车等产品的涂装生产线。喷涂机器人的喷涂效果与物体表面形状、喷枪参数等诸多因素有关。新的喷涂建模分析和高性能喷涂机器人喷枪轨迹优化算法、控制策略的研究一直是国内外学者们近几年关注的热点。全文主要由以下几个部分构成：　　 第一部分首先介绍了喷涂机器人喷枪轨迹优化的研究背景、意义、发展历程、喷涂机器人离线编程系统的主要结构、轨迹优化研究概况与现阶段存在的问题以及本文做的主要工作。　　 第二部分影响机器人喷涂漆膜厚度因素分析。建立基于自由曲面喷涂机器人膜漆厚度模型，首先要了解影响漆膜厚度的因素。首先从影响漆膜喷涂工艺方面来说，喷涂时的流量、涂料转移率、固体含量、走枪速度等因素直接影响机器人喷涂时的漆膜厚度；另外在喷涂过程中喷涂累计的速率模型的选取及路径优化选择从某种程度上也直接制约机器人喷涂的质量。　　 第三部分提出了平面和规则曲面上喷涂机器人喷枪轨迹优化方法。在写出平面或规则曲面的函数表达式后，利用已有的涂层累积速率数学模型，以采样点上的涂层厚度方差最小为优化目标，对沿指定空间路径的喷枪轨迹优化问题进行研究，并将该问题转化为无约束优化问题并进行求解。　　 第四部分研究了自由曲面上喷涂机器人喷枪轨迹优化问题。由于现有涂层累积速率模型表达式过于复杂，故采用实验方法建立了表达式较简单的涂层累积速率模型后，通过分析喷涂过程中各个可控参数对喷涂效果的影响，建立自由曲面上涂层厚度数学模型。在此基础上生成喷涂机器人喷枪空间路径，得出喷枪轨迹优化设计是带约束条件的多目标优化问题，并选取时间最小和涂层厚度方差最小作为目标函数进行建模。　　 第五部分机器人喷涂漆膜厚度数学仿真实验。在上一章分析影响喷涂机器人膜漆厚度的基础上，通过matlab软件，对实验数据进行计算，建立基于自由曲面喷涂机器人膜漆厚度数学模型，找寻影响膜漆厚度与相关因素之间的关系，并通过最后通过方差算法进行模型精度检验，将符合要求的曲线或数据存入数据库，以便后期指导生产。　　 本文对主要的设计方案进行了仿真研究。仿真结果表明，本文提出的数学模型以及各种喷枪轨迹优化方法均可以获得良好的效果。