本发明公开隧道防水材料喷涂机器人、喷涂系统及喷涂方法，涉及隧道工程防水技术领域，包括：第一移动模块以及设置于第一移动模块上的：第一检测模块，第一检测模块能够获取基面的三维信息；基面处理模块，第一检测模块将获取的基面的三维信息发送至控制中心，控制中心控制基面处理模块对基面进行整平处理；喷涂模块，基面处理模块对基面进行整平处理后，控制中心控制喷涂模块向基面喷涂形成防水膜。喷涂机器人为全自动喷涂结构可连续作业，不受疲劳影响，可显著提高施工速度，降低人力成本和施工风险。喷涂机器人自动对基面进行整平和防水膜喷涂操作，能够显著提高防水膜施工均匀性，提高基面的平整度进而提高防水膜施工的平整性。