随着信息化和智能化技术的高速发展,码垛机器人广泛应用于物流、建筑和制造等行业,因此自动化生产线对码垛机器人提出了更高的要求。机器人的动力学性能是评判机器人整体综合性能的重要指标之一。因此本文通过理论分析、仿真分析和结构优化等科学方法达到提高机器人动力学性能的目的,使码垛机器人的综合性能更优,为同类型码垛机器人的理论研究与工程实践提供借鉴。论文的主要研究内容包括:（1）根据机器人的性能指标完成机器人的整体构型设计、传动方案设计和具体结构设计,最终设计出负载为120kg的四自由度混联码垛机器人。（2）对机器人进行运动学和动力学数学建模。完成总运动学方程建立,模拟出机器人工作空间,然后依据拉格朗日动力学理论对机器人进行动力学数学建模,求解出机器人总动力学方程。数学建模为仿真分析与结构优化提供坚实的理论指导。（3）对机器人进行多刚体和刚柔耦合动力学仿真分析。全面模拟出机器人的运动学特性,然后对机器人的关键部件进行柔性化处理,完成机器人刚柔耦合动力学仿真分析。对比分析机器人处于多刚体状态下和刚柔耦合状态下的运动特性和动力特性。（4）对机器人进行参数化尺寸优化设计。以降低竖直和水平驱动力峰值为优化目标,对参数化动力学模型分别采用设计研究、试验设计和优化设计的方法进行尺寸优化设计,达到降低水平和竖直驱动力峰值的目的,完成机器人的尺寸优化分析。（5）对机器人进行轻量化优化设计。对机器人的关键部件进行拓扑优化分析并重新完成结构设计,对比分析机器人在轻量化优化前后的静力学性能和振动性能。保证机器人安全工作的前提下,最终实现机器人的轻量化设计。