随着中国工业化程度的进一步提升,对工业机器人应用的需求也变得越强烈。本文以广泛应用于制造类企业的六自由度大载荷搬运机器人为研究对象,对其本体结构及性能进行了研究。全文包括以下几部分内容：1.设计选择了机器人臂部的结构形式,应用一种简单而有效地工程上广泛应用的方法,初选搬运机器人臂部的结构参数,且大臂采用侧置型安装,以便于扩大搬运机器人的整个作业空间。设计选择了搬运机器人手腕的结构形式,即采用RBR正交球型手腕,并采用五六轴传动齿轮叠加的方式,来其结构紧凑,提高了手腕的灵活度,减轻了手腕的重量。进一步分析了小臂和手腕的驱动布置方式和传动原理。综合国内外同类型的机器人确定机器人的性能参数。2.运用D-H方法,建立了该机器人的连杆坐标系,在此基础上,推导了机器人的运动学正逆解。求解了机器人的雅可比矩阵。利用Robotics Toolbox和Matlab编程实现了机器人的运动学可视化仿真,直观地反映了机器人各关节变量与末端位姿矩阵之间的关系。利用Matlab编程和蒙特卡罗方法,分析了搬运机器人的工作空间,通过仿真可方便的判断机器人工作空间中是否存在空洞或空腔,为得到正确的机器人工作范围提供参考。3.基于图论理论,建立正交RBR球形手腕机械结构的正则拓扑图,并将构成手腕的连杆分成支撑连杆和被支撑连杆。应用拉格朗日方程生成高效系统的手腕动力学方程。依据搬运机器人最大静力分析,对机器人的驱动电机和RV减速器进行了初步选择。设计机器人本体的平衡方式,即小臂和手腕采用重力自平衡方式,而大臂采用弹簧缸牵引平衡的方法。4.针对机器人操作机的机构优化设计,对机器人关键承载部件大臂进行了分析和简化,建立了有限元分析模型,得到其应力,位移,应变分布图,对机器人局部刚度进行了评价。利用COSMOSMotion进行了机器人运动学和动力学仿真,得到了6个关节顺序动作的动作过程视频和6关节协调动作时的各个关节的关节角曲线、关节速度曲线和末端轨迹曲线,并仿真得到大臂承受最大力矩时力和力矩变化曲线。最后设计了机器人控制系统的总体方案,采用IPC+PMAC的控制模式来控制机器人的运动。