本发明公开了一种喷涂机器人腕部结构，涉及喷涂机器人技术领域，大臂的前端通过第一连接部与支座转动连接，形成两个自由度的转动副，末端通过第二连接部与小臂转动连接，形成一个自由度的转动副，还包括通过第二连接部安装于小臂末端的腕部机构，腕部关节包括独立驱动和运动的第一关节、第二关节、第三关节和外壳结构，共形成三个自由度的转动副。本发明腕部结构的第一关节、第二关节和第三关节转动副的轴线无共交点，呈斜交型非球形的新型运动方式，每个关节均独立驱动和传动，能够分别实现的周向转动，运动灵活性好，运动轨迹覆盖全面，特别适用于狭小环境和复杂环境下大部件的喷涂作业。