工业基础技术 2

工业机器人技术及应用(第三版)第9章

涂装机器人系统集成深刻理解涂装机器人技术在环境保护和可持续发展中的重要作用。理解涂装机器人不仅能够提高生产率和质量，还能实现高质量、均匀的涂装效果，提升产品的外观质量和工业美学价值。01价值塑造02知识传授03能力培养掌握涂装机器人的常见分类与系统组成。理解涂装机器人生产布局与系统集成方法。熟悉涂装机器人新技术与应用趋势。掌握涂装机器人系统集成流程，按场景合理配置各部件，确保系统高效、稳定运行。掌握涂装机器人新技术应用方法，具备项目落地能力，结合实际需求探索创新方案，推动技术升级与应用拓展。学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter901```01涂装机器人的常见分类0203涂装机器人生产布局涂装机器人系统组成学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评涂装机器人周边设备涂装系统传感系统02Chapter9涂装机器人：超级工程之中国船舶工程的“美容师”

从李白“孤帆远影碧空尽”的诗意场景到今天散货船、集装箱船、游轮等各类船舶，中国船舶工业已实现从弱到强的跨越式发展，成为全球最大造船国之一。在苏伊士型油轮建造中，涂装机器人可实现缓慢爬升、均匀喷漆，逐步完成整船喷涂作业。在超级LNG船这一顶级难度船型的建造中，涂装机器人精确控制喷涂参数，确保涂层均匀一致，显著提升质量与效率，同时减少工人接触有害物质和高空作业风险。工业机器人的应用大幅提高了船舶工程的生产率与产品质量，降低了成本与安全风险。未来，中国船舶工程将持续追求绿色、智能、高效，推动产业可持续发展。学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评苏伊士型油轮03Chapter9超级LNG船学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.1涂装机器人的常见分类04Chapter9涂装直接影响汽车外观与产品价值。我国涂装从人工→往复机→机器人不断升级。当前向低碳、节能、环保转型，实现绿色涂装与效益“双升级”。往复机涂装机器人涂装人工涂装学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.1涂装机器人的常见分类05Chapter9灯罩喷漆侧围涂胶涂装机器人广泛应用于汽车制造：喷漆（灯罩、保险杠）、焊缝密封（车身、底板、车顶）、涂胶（发动机盖、风窗、侧围）。高效、安全、环保，助力产品质的飞跃。学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.1涂装机器人的常见分类06Chapter9驱动方式应用领域0102喷漆／涂釉机器人密封、粘合材料或类似材料的作业机器人其他喷涂机器人液压式涂装机器人电动式涂装机器人参照行业标准，可按以下不同标准分类学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.1涂装机器人的常见分类07Chapter9综合被涂物属性和涂装工艺等需求，涂装机器人的应用形式也可分为工件型涂装机器人和工具型涂装机器人两种。工件型涂装机器人工具型涂装机器人与第７章介绍的搬运机器人功能相似，即由机器人抓取工件移至涂装设备（如涂胶机）处进行协同作业。机器人携带工具沿着指令路径运动，同时不断调整工具姿态与涂覆表面保持一定的距离和角度，以获得均匀的漆膜厚度和高质量的表面涂层。

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涂装机器人系统组成以汽车内表面机器人自动化涂装为例02涂装系统周边设备0304传感系统01涂装机器人05相关附属通风净化装置标准喷漆／涂釉机器人系统组成08Chapter9柔性涂装系统涂装机器人学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.2

涂装机器人系统组成涂装机器人在工业机器人市场中具有举足轻重的地位，主要由操作机和机器人控制器（含示教盒）两部分构成。09Chapter9有机涂料和粉末涂料属于易燃易爆材料。在满足安全生产防护等级的前提下，提升涂装质量的关键在于实现涂料控制/输送元器件、管线与涂装机器人（尤其是喷漆/涂釉机器人）的深度融合，具体包括中空手臂、非球形手腕、本体密封防护以及7轴本体/附加轴的设计。涂装机器人本体应具有６自由度且手腕末端具有约20kg的额定负载，以保证其操持喷涂工具实现全空间姿态。涂装机器人学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.2

涂装机器人系统组成中空手臂10Chapter9涂装机器人的中空手臂结构为保证喷漆室整洁，油漆管、溶剂管、成型空气管、驱动/制动管、测速光纤及电缆等均需从喷漆机器人手臂内部穿过，直接连接手腕末端的静电喷枪，这就要求手臂具有中空结构。通过将换色阀、计量装置等涂料输送器件搭载或内藏于手臂并由机器人控制器直接控制，可缩短换色清洗时间，减少涂料损失、溶剂消耗和VOC排放，从而降低运行成本、提高生产率。涂装机器人学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.2

涂装机器人系统组成11Chapter9非球形手腕6自由度商用工业机器人多采用球形手腕，三根关节轴线相交于一点。但由于机械结构限制，第二根关节旋转角度小于360°（约260°），工作空间较小。此外，即使做成中空结构，也易导致从中穿过的油漆管、溶剂管、成型空气管等打结或折断，因此不适合狭窄空间的涂装作业。与球形手腕不同，非球形手腕的三根关节轴线相交于两个点，克服了机械结构局限，每根关节均可实现360°周转，灵活性和工作空间增大，特别适用于复杂曲面及狭小空间的涂装作业。但正交非球形手腕会使管线弯折近90°，易造成涂料堵塞和管路损坏，因此具有中空结构的斜交非球形手腕最适合涂装机器人。球形手腕非球形手腕（中空型）涂装机器人学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.2

涂装机器人系统组成12Chapter9本体密封防护涂装机器人本体密封服役在潜在爆炸性环境里的喷漆／涂釉机器人必须采用防爆机身并通过专业防爆认证。日本Fanuc喷漆／涂釉机器人的本体外壳与可卸部件之间的结合面全都采用平面＋密封式或止口＋密封式的结合方式。机身采用铸铝材料，涂装作业时“身穿”防护服以避免碰撞火花和简化维护工作。机身采用内部微正压防爆系统，对所有外壳空腔和机器人手臂持续吹拂空气，以在腔内维持一个非常小的正压力，进而防止爆炸性溶剂／空气混合物的形成，起到微正压防爆作用。涂装机器人本体防护涂装机器人内部微正压防爆系统涂装机器人学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.2

涂装机器人系统组成13Chapter9７轴本体／附加轴本体轴附加轴通过将第7轴直接集成到涂装机器人的本体运动机构中机器人的动作灵活性和工作空间增大，这使其能够在满足高密度摆放的同时避免碰撞发生，而且机器人也容易到达车身内部难以接近的许多区域。涂装汽车车身等大型工件时，需要机器人在完成涂装作业的同时保持沿水平方向跟踪工件的运动，此时一般将机器人安装在线性轨道上，拓展机器人的工作空间，实现跟踪模式下的高质量涂装。学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评涂装机器人9.2

涂装机器人系统组成14Chapter9除上述喷漆／涂釉机器人外，涂装机器人的另一大类———密封／涂胶机器人，与焊接机器人极为相似，基本都是６轴垂直多关节型机器人，无须采用防爆机身。汽车制造业涂装机器人机械结构的特征参数学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评涂装机器人9.2

涂装机器人系统组成15Chapter9机器人的机械结构决定其完成涂装作业时的腕部额定负载、工作空间、动作灵活性和位姿重复性等，而控制器则是机器人完成涂装作业时机构运动控制和工艺过程控制的核心。涂装机器人功能软件包涂装作业存在安全风险，主流机型均配备防爆控制器与示教盒。系统为封闭式分布式架构，搭载编程软件与涂装数据库。以发那科机型为例，其控制器集成防爆监测模块与专用软件，可精准管控各类涂装工艺。学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评涂装系统9.2

涂装机器人系统组成16Chapter9涂装系统是完成（机器人自动化）涂装作业的核心装备。首先，涂装是跨多领域的系统工程，洁净环境是保障品质、控制成本的关键。作为涂料调配和涂覆的专用场所，调漆室和喷漆室是涂装车间必备的基础性环境设施。它们能满足涂装作业对环境的温度、湿度、照度和洁净度等的需求，创造相对舒适、安全的工作环境，处理涂装作业产生的漆雾和溶剂蒸气，保护涂装产品免遭二次污染。调漆室和喷漆室（１—调漆室２—喷漆室）分离式一体式学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9涂装系统9.2

涂装机器人系统组成17其次，涂装作业常常是一个连续生产过程，这需要一套将调漆室调配好的水性、溶剂型和防腐等涂料（单组分和双组分）源源不断输送至喷漆室的系统，即涂料供给系统。不同品牌的涂料供给系统虽然配套的控制器不尽相同，但硬件组成大同小异，都包括泵、换色阀，以及高效涂料供应所需的储罐、搅拌器、阀门、过滤器、压力表、和软管等组件。典型的机器人涂料供给系统的设备（喷漆／涂釉）输调漆系统泵学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9涂装系统9.2

涂装机器人系统组成18典型的机器人涂料供给系统的设备（喷漆／涂釉）换色阀计量装置喷枪（雾化器）学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9涂装系统9.2

涂装机器人系统组成19典型的机器人涂料供给系统的设备（密封／涂胶）喷嘴胶枪（涂覆器）计量装置胶料供给系统学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9涂装系统9.2

涂装机器人系统组成20最后，在国家强力推进污染治理以及着力发展节能环保产业的大背景下，实施“油转水、气转电”是绿色涂装的关键举措之一，即采用水性涂料替代溶剂型涂料、静电喷涂替代空气喷涂。空气喷枪静电喷枪气动胶枪电动胶枪作为工业涂装设备的核心部件，喷枪是在压缩空气和／或电场等作用下，将涂料雾化无接触式喷涂或接触式涂覆至被涂物表面的工具。针对高黏度胶料（如黏合剂），气动胶枪一般适用于宽口喷涂、平涂和串珠喷涂，电动胶枪则用于螺旋涂胶和短串珠涂胶。

学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9周边设备9.2

涂装机器人系统组成21产品或部件涂装是一个系统工程，一般包括涂装前处理、涂料涂覆、涂层固化和漆膜检测四个基本工序以及设计合理的涂层系统，选择适宜的涂料，搭建良好的作业环境和周边设备等。以汽车车身涂装为例，整个车身涂层系统由底层、中间层和面层组成，电泳→烘干→中涂→色漆→清漆→烘干工艺流程正是针对这３道涂层而言的。涂装作业时，汽车车身通常置于定位架上，由牵引链输送机按间歇模式、流动模式或

跟踪模式输送通过涂装工作站。学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9周边设备9.2

涂装机器人系统组成22涂装机器人系统典型的周边设备（以汽车涂装为例）车身清洁装置水分烘干室电泳工艺槽清洁工艺槽涂装前处理学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9周边设备9.2

涂装机器人系统组成23涂装机器人系统典型的周边设备（以汽车涂装为例）涂料涂覆过喷漆渣分离系统喷枪清洗装置周边设备学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.2

涂装机器人系统组成Chapter924车身清洁装置水分烘干室电泳工艺槽清洁工艺槽涂层固化漆膜检测涂装机器人系统典型的周边设备（以汽车涂装为例）传感系统学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.2

涂装机器人系统组成Chapter9在线定位检测系统25早期机器人缺乏感官，难以适应非定型涂装；随着技术迭代，基于机器视觉的智能涂装机器人（定位检测、路径规划、缺陷检测）已陆续面世。涂装机器人典型的传感系统（以汽车涂装为例）在线测量路径规划系统漆膜缺陷检测系统机器人视觉原理与人类相似，由摄像机（“眼睛”）和微处理器构成。摄像机采用逐行扫描方式摄取物体图像，将亮度强弱转换为模拟图像信号输出。微处理器（“大脑”）负责识别这些信号。识别前，工程师需将待识别样品的形状、颜色等特征提取并存入数据库。识别时，系统提取对象特征并与数据库比对，从而获得位置、分类和尺寸等信息。学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.3

涂装机器人生产布局Chapter926与搬运、焊接机器人相似，涂装机器人系统、单元或生产线的空间布局同样遵循节约场地占用面积、机器人动作可达性和安全性的原则。在实际生产中，涂装机器人系统、单元或生产线的布局形式多样，常见的有按机器人空间布局分类和按生产线匹配机器人数量分类。线性布局环形布局机器人空间布局学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评9.3

涂装机器人生产布局Chapter9一线一机一线多机27生产线匹配机器人数量儿童学习座椅椅套智能化涂胶机器人系统集成学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9高端儿童学习座椅需求日增，两款热销产品具备座高、座深、靠背三重调节（单背马鞍分压、双背托腰护脊），椅套为布面与海绵黏合。以绿色柔性自动化涂胶替代人工，实现提质降本、减工增效、环保安全。策略分析：椅套生产具备产能适中、结构近似等特点，符合投资涂装机器人的条件。但产品持续迭代导致尺寸差异，需引入机器视觉实现免示教涂胶。自动化改造需经历需求分析、方案设计和实施效果三个环节。

此处配套数字教学资源，详细使用方法见PPT第二页使用指南2829涂装机器人新技术与应用学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9涂装机器人已超越简单技术工具的范畴，正推动行业向快速、绿色、健康、安全等方向发展。制造商与系统集成商围绕不同细分领域开展新技术研究，如物流机器人、去污机器人、清洁机器人、开门机器人和热喷涂机器人等，从中可一窥涂装机器人领域的新进展。（1）物流机器人不同于传统的严格固定在地面或悬挂于空中的输送车身技术，EcoproFleet可以进入所有典型的工作站和输送系统，方便将车身送入工作站、传递或者转接车身，从而在各接口处完美地协同工作。（2）去污机器人EcoproFleet操作员远程遥控AGV至指定区域，通过3D相机与视频监控搜索核污染区，智能操作系统自主规划轨迹，对墙面、地面污渍进行自主识别与去污，减少人员与核环境接触，保障安全。核工业去污机器人

此处配套数字教学资源，详细使用方法见PPT第二页使用指南30涂装机器人新技术与应用学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评Chapter9（3）清洁机器人（4）开门机器人

（5）热喷涂机器人FeatherDuster清洁机器人用于涂装线前端除尘，结合机器人灵活性与驼毛辊轮高效清洁，适应复杂车身轮廓。模块化设计，易整合、易操作。相比传统方式，柔性、精度更高，可有效清洁不同车身，达到最佳表面性能。FeatherDuster清洁机器人同喷漆机器人集成协作，有利于缩短涂装时间，提高生产率。德国Dürr公司的开门机器人热喷涂是表面强化技术，常见工艺有火焰、电弧、等离子及高速火焰喷涂，应用工业机器人可解决高温、高压、有毒气体等危害，同时改善涂层效果、减劳增效。学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评（1）涂装机器人的常见分类包括喷漆／涂釉机器人，密封、粘合材料或类似材料的作业机器人以及其他喷涂机器人三类，其中，密封、粘合材料或类似材料的作业机器人主要用于_______________。（2）涂装机器人系统组成中的传感系统主要指的是________传感。（3）在涂装机器人的手腕构型中，非球形手腕相比于球形手腕具有更大的灵活性和工作空间，特别适合于_______________________的涂装作业。（4）涂装机器人的控制系统采用封闭式分布系统架构，除轨迹规划、运动学和动力学计算外，还安装有____________和涂装数据库。（5）Dürr公司研制的________涂装机器人在进行双色车定制时，喷枪适用于喷涂边界分明的装饰性和对比性涂层，且全过程无须遮蔽。密封、粘接位置复杂曲面、不规则工艺软件包Chapter9双色311.填空题学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评（1）涂装机器人的机械结构特征参数中，额定负载通常为（

）。A.5~20kgB.15~25kgC.30~50kg

D.所有以上选项（2）（

）不是涂装机器人的典型厂商。A.德国Dürr

B.瑞士ABBC.日本FanucD.美国Tesla（3）涂装机器人的传感系统中，不包括（

）。A.在线定位检测系统B.在线测量路径规划系统C.漆膜缺陷检测系统D.压力传感器（4）关于涂装机器人系统集成项目的特点的描述不正确的选项是（

）。Ａ.设备创新性B.功能定制化C.开发周期长D.风险系数高ADDChapter9D322.选择题学习目标知识地图国之重器知识讲解典型案例拓展阅读知识测评（5）在涂装机器人的编程方式中，（

）不是常用的示教编程方式。。A.示教编程B.离线编程C.手动编码D.