马朝鹏 卢威斌 张晟锐 赵林峰

摘 要： 分析介绍了一种是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的全自动智能喷漆机器人的研究现状和市场应用。随着智能化科技的发展，智能化已经成为了当前科技发展的一种潮流，全自动智能喷漆机器人凭借其安全可靠节能的特点将成为喷涂工业的潜力股。本文将对全自动智能喷漆机器人的研究现状进行简单叙述，并将对其市场应用进行简单分析与预测。

关键词： 智能喷漆；全方位移动平台；研究现状；市场应用

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一、全自动智能喷漆机器人背景

机器人技术是近代自动控制领域中呈现的一项新技术，并已成为当代机械制造中发挥着越来越大的作用。采用该项技术，可明显地提高劳动生产率，改良产品品质，对改善劳动条件和产品的快速质量提升起着十分重要的作用，是加速实现工业生产机械化和自动化的关键技术之一。

传统的表面喷涂技术都是依靠工人手持喷漆头进行工作，根据手握按钮力度的大小和与喷涂产品距离的远近来决定，所以喷涂不均匀，质量难以保证。尤其对那些高精度产品，而且因为喷涂原料含各种易挥发、有毒化学成分，会对工人和环境造成不可逆的损害。虽然这种原始的喷涂技法人工成本较低，但综合来看已经不符合时代的发展。自动喷涂机的出现则弥补了上述缺点。但由于目前喷涂机只能完成一些简单的往复直线运动，而被涂工件表面的多样性及复杂性使得喷涂机的使用受到一定的限制[1]。随着机器人技术在工业生产领域的不断发展和完善，自动喷涂机器人产品也逐渐被研发出来，并被应用到了实际生产线中。

喷涂机器人最显著的优点是它不受外界有害气体的影响，可以连续不断的工作，这有效地提高了喷涂安全性和效率。传统的喷漆机不具备智能操作系统，操作也比较费时，同时传统喷漆机的智能性也存在不足，所以人们迫切希望用全自动智能喷漆机器人设备，来代替传统喷漆机器。

二、研究现状

经过前期喷涂技术和数字机器人技术的高速发展，当前喷涂机器人技术已取得重大进展，主要表现在以下方面：

1并联机器人技术 采用并联机构，利用机器人技术实现高精度加工，刚度高，承载能力大。意大利 COMAU 公司研发了Smart NJ4系列机器人，其中空结构使得所有焊枪的电缆和信号线都能穿行在机器人内部，保障了机器人灵活性、穿透性和适应性[2]。其次，标准和紧凑版本的自由选择，能够依据客户的项目需求最优化地配置现场布局。

2传感系统 机器人的传感系统包括视觉系统、聽觉系统、触觉系统、嗅觉系统以及味觉系统等。这些传感系统由一些对压力、声音、压力、气味、味道敏感的交换器组成。喷漆机器人实时感知环境情况，喷漆厚度等因素，以便做出改变，改善了机器人的作业性能和对环境的适应性。

3可靠性：由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大提高。过去机器人系统的可靠性一般为几千小时，而现在它们甚至可以每天工作24小时，而且适用于各种场合[4]。

三、发展趋势

喷涂机器人作为一种综合性的高新技术产品，会随着各种高精尖技术的突破而不断发展完善，从目前国际发展形势来看，主要具有以下趋势：

1新技术的应用将成熟的新技术应用喷涂机器人上可以大大提高喷涂机器人工作性能及效率，如将现代交流伺服系统应用到喷涂机器人上，可以使液压驱动为电动驱动，从而减小喷涂机器人的体积并提高喷涂机器人喷涂效率；将磁泡储存器取代磁盘储存器，可以提高系统的可靠性，尤其是提高对油漆的适应能力和喷涂机器人的整体性能。

2模块化设计流程 直接通过人工持枪示教，同时编程、效果显示。作业速度快，可适应快速流水线。可插件结构和模块化的设计，快速更换元器。部件维护可接近性好，便于维护保养。

3故障诊断技术的应用对于液压驱动的喷漆机器人，要有对伺服回路的故障诊断技术及维修技术。因为这个故障问题容易与机电问题混淆，如果没有特殊手段就鉴定不了这类问题的技术指标，一旦出现故障和伺服性能变差，常规方法处理起来很不方便。

四、市场应用

1随着全球化进程加快，人们对于汽车的需求也越来越大。汽车喷涂环节作为汽车制造中极为重要的一环，也最容易使人们对汽车质量做出直接的评价，所以各汽车公司越来越注重这一环节。在汽车喷涂步骤中，喷涂机器人的使用越来越普遍，其可实现如轿车、旅行车、皮卡车、公交车等车身混线同时生产，提升了汽车装配的自动化程度及生产效率。随着喷涂技术的进一步优化，高质量的涂装机器人能够更好的开展涂装工作。

2喷涂机器人已经逐步进入航空航天领域。美国率先将喷涂技术应用在飞机制造上，数据显示，喷涂机器人不但喷涂效率高，降低时间成本，而且喷涂质量稳定，尤其能满足隐形飞机表面对电磁波反射的要求。[5]

参考文献

[1]赵德安.静电喷涂机器人变量喷涂轨迹优化关键技术研究.江苏.江苏大学出版社.2012.

[2]王翠.可转位刀片磨削加工上下料机器人控制系统研究.山东.山东大学出版社.2016.

[3]苏玉靖.透明材料厚度检测系统光学设计.长春理工大学出版社.2012.

[4]张小坤 CINCINNATI机器人开放式控制系统的开发.东北大学2006.

[5]Wei Chen Trajectory Optimization of Spray Painting Robot for Complex Curved Surface Based on Exponential Mean Bézier Method JiangSu University 2017.