管道作为一种重要的物料运输工具,在国民生产中占有重要地位。对管道内壁进行喷涂作业是一些管道生产制造时的重要工艺。管道喷涂机器人代替人工对管道内壁进行喷涂作业,具有涂层质量好、喷涂效率高及环保等先天优势。但现有的管道喷涂参数设定及管道喷涂机器人具有很大的局限性,不能很好的完成自动喷涂工作。因此,针对管道喷涂机器人喷枪参数的设定和机器人本体的研究是提高喷涂质量的重要前提。本文结合国家自然科学基金项目“面向大曲率复杂自由曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化关键技术研究”(编号为51165022)和甘肃省自然科学基金项目“基于混合协同智能算法的喷涂机器人轨迹优化研究”(编号为145RJZA028),对管道喷涂机器人的喷枪参数设定问题和管道喷涂机器人驱动单元的驱动特性及弯管通过能力进行了分析与研究。针对管道喷涂机器人喷涂圆形弯管内壁时的涂层均匀性问题,给出了一种喷枪参数的优化方法。基于椭圆双β分布喷枪数学模型,采用钣金展开原理对圆形弯管处进行面片划分,进而推导得到面片宽度的变化规律,提出机器人喷涂圆形弯管时喷枪移动速度应与面片的宽度保持一定的反比例关系,并利用流量守恒原理和数值仿真实验验证了分片算法的可行性。根据喷枪参数对驱动单元的要求,采用径向辐射支撑,利用四边形机构组成机器人的行走单元,三个独立的驱动轮分别安装在三个互呈120°的四边形支架上。分析了驱动单元通过圆形弯管时的尺寸要求,以保证结构设计的合理性。提出了两种驱动轮速度参数的控制方式,实现了管道机器人的三轮自动差速功能以保证其稳定地在圆形弯管内运行。最后利用虚拟样机设计软件ADAMS建立了喷涂管道机器人驱动单元的数字化模型,仿真分析了驱动单元的牵引力及其弯管适应性,验证了驱动单元的结构设计和速度控制的合理性。