本发明公开了一种基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，包括有移动式基座、外框架、可调式辅助运动平台、回转运动平台、变刚度装置、卷筒机构、多齿轮组复合驱动机构、柔索驱动机构；可调式辅助运动平台上设置有用于驱动柔索驱动机构的变刚度装置、卷筒机构以及多齿轮组复合驱动机构；柔索驱动机构根据指令通过多齿轮组传动机构驱动可调式辅助运动平台，且通过驱动柔索机构以及液压推杆根据指令协调驱动回转运动平台，并通过对多类传感器采集信息的反馈融合。本发明能够有效控制机器人机构参数，实现由一个电机同时驱动四根柔索协调收放，保证喷涂过程中柔索与工件无干涉、末端运动平台与工件无碰撞，实现无干涉、低成本的运动输出。