為了追求噴涂過程更大的靈活性和更高的效率，與傳統的機械噴涂相比，采用機器人噴涂有2個突出的優點：可以減少大約30%～40%的噴槍數量；提高了噴槍運動的速度。為了適應高速噴涂，在內表面噴涂和第2層金屬漆噴涂時都要采用高速旋轉噴槍。  從20世紀90年代起汽車工業開始引入機器人來代替噴涂機械，同時開始使用機器人進行內表面的自動噴涂。
 
現代汽車工業的迅速發展帶來汽車型號的迅速變化和車體設計的不斷調整，只有采用機器人才能適應這種頻繁變化的生產要求。機器人的作用是控制噴槍，使之在噴涂過程中與噴涂表面保持正確的角度和恒定的距離（一般為200mm）。為了實現這一任務，工程師采用專門的軟件對噴涂對象的三維模型進行處理，確定噴槍的移動路徑和相應的噴涂參數。然后將這些數據傳輸給機器人控制器，在整個噴涂過程中控制機器人的動作。一般來說，只有在比較復雜的和要求非常精確的噴涂過程才需要這樣的處理。 
 
在環保意識日益增強的今天，人們稱環保效果好的涂裝廠為“綠色工廠”，技術陳舊的涂裝廠為“褐色工廠”。無論是新建綠色工廠還是改造褐色工廠，建立機器人全自動噴涂生產線都是十分必要的。在新建工廠時，合理使用資金是最重要的原則，因此降低噴涂生產線的投入是非常關鍵的一個環節。而對于那些需要改造的工廠來說，如何將機器人合理引入到現有的涂裝生產線，以及由此而產生的費用則是關鍵性的問題。.
  
新一代涂裝機器人的設計貫徹了模塊化結構的原則，機器人可以配備不同的連接裝置，這樣既能夠以固定方式工作也可以安裝在軌道上工作。軌道可以固定在噴涂室側壁上，也可以固定在靠近天花板的位置。如果把噴涂機器人的霧化噴槍改成操作夾具，就成為操作開門的機器人了，因為2種機器人的驅動系統是一樣的。 
 
機器人工作臂的運動方式可以選擇裝配成兩軸或三軸的。雙軸的機器人配合高速旋轉的噴槍，以旋轉對稱的運動方式工作，這樣能減少一個驅動軸，減輕重量、簡化設計。 
         
機器人的噴涂工作主要有3種模式：第一種是動/靜模式，在這種模式下，噴涂物先被傳送到噴涂室中，在噴涂過程中保持靜止。另外一種是流動模式，在這種模式下，噴涂物勻速通過噴涂室。在動/靜模式時機器人可以移動，在流動模式時機器人是固定不動的。第三種模式是跟蹤模式，在這種模式下，噴涂物勻速通過噴涂室，機械手不只跟蹤噴涂物，而且要根據噴涂面而改變方向和角度。 
 
在外表面噴涂過程中，機器人安置在可升降的軌道上，能夠自由接近噴涂體的表面，因此可以縮小操作空間，降低運營費用。在舊工廠的改造中，如果以這種方式用機器人取代舊機械，就可以保持原有的噴涂室不變。這樣既能降低改造成本，又能縮短工期。在內表面噴涂室中，不同機器人的軌道可以上下平行安裝。用于打開引擎蓋和后備箱蓋的操作機器人安置在較高的軌道上，這樣就能“跨越”安置在下方軌道上的噴涂機器人而工作。這種方案可以使噴涂室縮短1～2m，既能減少建設投資，又能降低運營成本。 
 
機器人的電源、控制器和安全系統都安裝在噴涂室外的控制箱內。由于控制箱也采用模塊化的設計，因此能很方便地針對客戶實際的涂裝流程進行優化的配置。在杜爾公司生產的先進的涂裝系統中，采用了多運動柔性控制技術，將機器人的控制和噴涂流程的控制集成在一起進行處理，不需要再設置噴涂流程的控制了。

由于噴涂車間的工作環境惡劣，噴涂機器人一經誕生就取得了眾多用人單位的關注，隨著新勞動法對勞務工的保護加強，勞務工的法律保護意識加強，噴涂機器人的普及是不可避免的趨勢。