由于传统的人工喷涂方式存在喷涂质量不稳定、油漆利用率低、污染较大，且有职业病隐患等诸多问题，机器替人已成为必然的趋势。
随着近年来工业机器人技术的飞速发展，喷涂机器人已经广泛应用于汽车、家具、五金及卫浴等行业。“中国制造2025” 提出要加强智能制造工程的发展，加快新一代信息技术和制造技术的融合。喷涂机器人作为工业机器人的一种，其关键技术的发展及应用对提升产业水平，加速智能制造进程有重要的学术意义和生产应用价值。
智能喷涂机器人作为智能喷涂系统的核心，是由机构学、材料科学、计算机、多元信息感知等多学科技术交叉综合而构成的复杂机器人系统，其发展与新材料、新设计、新方法和新工艺的应用密不可分。
《智能喷涂机器人关键技术及应用》（訾斌等著. 北京：科学出版社，2024.3）针对智能喷涂机器人的关键技术进行了详细系统的阐述，从喷涂机器人的发展概述、基本特点、系统建模、理论分析到计算机仿真，知识点覆盖面广，通过多学科交叉融合，体现了智能喷涂机器人关键技术及应用。
全书针对当前智能喷涂机器人在生产应用中的关键技术，将理论研究、仿真分析与实验相结合，重点总结了喷涂机器人动力学建模、运动精度与可靠性分析、主从示教、助力拖动示教、基于数字孪生的离线编程系统、轨迹规划及路径规划、多机协同喷涂及动态监控等技术，以及柔性化喷涂生产线典型应用的研究进展。
智能喷涂机器人关键技术
▲ 机器人结构框图
喷涂机器人属于工业机器人的一种，一般来说，由3 大部分6 个子系统组成。3 大部分是机械部分、传感部分和控制部分。6 个子系统可分为机械结构系统、驱动系统、感知系统、机器人–环境交互系统、人机交互系统和控制系统。如其结构框图所示。其关键技术领域也包含机械结构、驱动系统、感知系统、操作系统及机器人示教系统。
自第一台商业化喷涂机器人DeVilbiss-Trallfa 问世以来，喷涂机器人逐步从液压驱动到电机驱动，从笨重的机构设计到集成化的轻量机构，喷涂作业也从单机器人作业到多机器人协同作业，从人机分离到人机协作，而未来的智能机器人将独立完成高度复杂的作业任务。智能喷涂机器人是拥有自感知、自执行、自适应等能力的由多种传感器构成的复杂机电系统，由于系统越来越复杂，综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果进行系统健康状态的监测、预测、诊定和管理是实现智能喷涂的关键部分。
▲ 喷涂机器人监控系统的运行模式
智能喷涂机器人发展的前提是高性能的机器人本体及高精度运动控制算法。随着加工制造精度的不断提高，先进的结构优化设计方法和零部件装配技术从根本上提升了机器人的静动态性能。近年来，针对机器人本体机构刚度优化、运动学参数标定技术、动力学参数辨识技术等不断创新，进一步保证了机器人静动态性能。迭代学习控制、模糊控制、神经网络和自适应控制等单一控制策略已成功用于机器人运动控制和路径跟踪避障控制。此外，将单一控制策略与其他控制策略相结合的混合控制方法在机器人的控制中也发挥了重要作用。
▲ 本书主要内容
针对智能喷涂机器人关键技术及其应用，本书首先介绍了喷涂机器人技术的当前研究现状，然后第2∼7 章主要从喷涂机器人的运动精度及可靠性分析、拖动示教和主从示教技术、迷彩路径规划、离线编程技术、系统协同喷涂和动态监控等几个方面进行详细的理论分析及应用介绍，第8 和第9 章详细介绍了智能喷涂机器人在实际喷涂生产中的典型应用。
本书的研究成果得到了国家重点研发计划智能机器人专项“喷涂机器人技术及在家具行业的示范应用”（2017YFB1303900）、国家杰出青年科学基金项目“智能柔性驱动机器人理论、技术与装备”（51925502）等项目的资助，在此表示衷心的感谢。同时，感谢合肥工业大学智能机器人研究所对本书相关内容做出的贡献，特别感谢埃夫特智能装备股份有限公司、希美埃（芜湖）机器人技术有限公司及赣州汇明木业有限公司的大力支持。本书由合肥工业大学訾斌教授、王正雨副教授、钱森副教授、潘敬锋博士生和埃夫特智能装备股份有限公司郑磊副总经理撰写，全书由訾斌教授统稿。本书在撰写过程中引用了一些国内外文献资料，在此向有关参考文献的作者表示感谢。
本文摘编自《智能喷涂机器人关键技术及应用》（訾斌等著. 北京：科学出版社，2024.3）一书“前言”“第1 章绪论”，有删减修改，标题为编者所加。
(复杂环境智能机器人丛书)
ISBN 978-7-03-077785-0
责任编辑: 蒋 芳 高慧元
本书主要针对智能喷涂机器人关键技术及应用，详细介绍了喷涂机器人动力学建模、运动精度与可靠性分析、主从示教、助力拖动示教、基于数字孪生的离线编程系统、轨迹规划及路径规划、多机协同喷涂及动态监控技术等内容，并阐述了智能喷涂机器人在家具、钢结构及迷彩喷涂等方面的典型应用，总结了柔性化喷涂生产线和智能喷涂共享中心的研究进展。
本书将智能喷涂机器人关键技术的理论、仿真与实验等研究内容相结合，并介绍了相关案例的典型应用，既可供从事喷涂机器人领域研发和工业应用的工程科技人员、科研院所的研究人员参考，也可作为相关专业本科生及研究生的参考书。
（本文编辑：刘四旦）
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