随着机器人的工作对象及环境变得愈加复杂,研发更高灵活度和环境适应性的七自由度工业机器人需求快速提升。机器人作为自动化生产线上最重要的装备之一,其性能直接影响产品质量与生产效率。本文完成了一种典型的前后大臂偏置式七自由度工业机器人的机械本体设计。并对前、后大臂进行了多目标优化设计,完成了机器人整体的有限元静力学仿真分析。然后,对前后大臂偏置式七自由度工业机器人的正、逆运动学进行了研究。最后,对机器人进行了动力学性能研究,完成动力学优化与分析。运动学仿真表明：本文所设计的机器人机构形式合理,工作空间范围大,有着良好的避奇异性和良好的避障性。全文主要内容包括：提出一种前后大臂偏置式七自由度工业机器人结构,通过以能量耗散来反求功率的方法,实现机械结构及驱动系统设计及总成。提出一种基于灵敏度分析的机器入关键零件多目标优化改进设计方法,获得各目标变量对各设计变量的敏感程度,在对前、后大臂结构进行多目标优化设计的基础上,完成机器人轻量化设计与静力学分析。提出一种解析法和数值法相结合的逆运动学解法,实现前后大臂偏置式七自由度工业机器人的逆运动学求解；基于蒙特卡洛法,求解了机器人工作空间,并通过焊接仿真应用研究,表明前后大臂偏置式七自由度工业机器人具有工作空间大、避障性良好、避奇异性良好的优点。提出一种基于多刚体系统动力学的前后大臂偏置式七自由度工业机器人动力学分析方法,通过ADAMS建立了机器人的数字样机并对其进行了动力学性能仿真分析与优化。