喷涂机器人是机器人技术与喷涂工艺相结合的产物,喷涂质量高、柔性好、可以将工人从恶劣的工作环境中解放出来,在汽车制造等行业中发挥着重要作用。本文以天津市机器人重大专项课题要研发的6自由度喷涂机器人为研究对象,主要开展了喷涂机器人本体设计和关键部件结构拓扑优化研究工作。分析了喷涂机器人机械本体的基本组成和主要构型,结合喷涂工艺要求提出了喷涂机器人本体设计的基本要求,并采用D-H法对自主设计的喷涂机器人位置机构进行了正逆向运动学分析;采用ADAMS软件建立了喷涂机器人的模型,对典型的机器人汽车喷涂轨迹进行了动力学分析,在此基础上对不同的喷涂轨迹和速度工况下的关节受力情况进行了计算与分析,为后续的机器人主要部件结构拓扑优化提供条件。提出了基于ABAQUS和TOSCA软件的喷涂机器人主要部件的结构拓扑优化方法。在典型工况分析基础上,利用ABAQUS软件对喷涂机器人的大臂、底座以及腰部进行有限元分析;采用TOSCA软件进行结构拓扑优化,进一步减轻大臂的质量,得到优化概念模型;根据优化概念模型,重构喷涂机器人的大臂、底座和腰。在质量不变的情况下实现了刚度的明显提高,并将重构结果通过ABAQUS软件与初始设计进行对比分析。通过课题研究,初步探索出了一种喷涂机器人结构设计方法,可以较好地满足喷涂机器人设计需要。