喷涂机器人因其具有大幅提升喷涂质量、喷涂效率、可替代人工在恶劣环境中工作等优点,在汽车生产过程中得到了广泛应用,也受到家具、家电、飞机等行业的高度重视。由于其技术门槛相当高,国内目前尚未研制出富有竞争力的产品,因此,开展喷涂机器人设计方法的研究具有重要的理论研究与实用价值。论文首先针对目前国际上较为先进的喷涂机器人进行资料整理和分析,总结了各大喷涂机器人生产商产品的结构特点、性能要求等,并从中得出喷涂机器人设计过程中需要重点考虑的因素;分析喷涂机器人未来的发展趋势,并从中选择一种合适的基本构型;根据喷涂机器人在实际使用环境中的安装方式和布局方式,对机器人的安装位置进行简单的优化,在此基础之上,根据喷涂机器人喷涂作业时的实际行走区域,计算得到机器人连杆参数并对计算结果进行了优化。此外,对该喷涂机器人的工作空间和奇异性进行了仿真计算,得到了其工作空间的形状和大小,以及在使用中应避免的奇异位姿。然后,针对课题组设计出的样机进行了静态形变分析。对其工作空间进行了区域划分,选取其中8个典型位姿点对整机进行了静态变形仿真计算;对不同位姿下各个杆件的自身变形和机器人末端牵连变形进行了仿真计算,得到了各组成部分对整机变形的贡献率;通过对不同位姿下的贡献率添加相应的权重系数得到综合变形贡献率,并结合喷涂过程中对喷涂机器人轨迹精度的要求,提出了后续拓扑优化的目标任务。为了改善喷涂机器人的整机静态性能,以变形量为约束条件得到了最小应变能,对喷涂机器人整机进行了结构拓扑优化设计;借助于有限元软件ABAQUS和拓扑优化软件TOSCA对喷涂机器人整机进行结构优化;根据优化结果,对整机进行了二次设计,得到了优化后的整机模型,并对新模型再一次进行静态变形分析以验证新结构的合理性。