近些年,随着科学技术的高速发展,机器人技术已经成功应用于生活中的各个方面,在未来将扮演更重要的角色。将物品按预定规律码放,使其的存储、运输等工作变得单元化的操作叫码垛,这可以提高生产效率。码垛机器人已逐步代替人工码垛,但现阶段由于国内码垛机器人技术与国外的码垛机器人技术存在差距,导致国内相应企业多采用进口的码垛设备,因此,对码垛机器人臂部结构设计对于降低国内码垛机器人的成本和从提高工业生产效率有重大意义。为了满足现今市场需求,让料袋码垛机器人能更好的工作,本研究设计出四自由度串联型关节式料袋码垛机械臂,并对臂部结构进行了优化。首先对料袋码垛机器人进行运动分析和受力分析,在此基础上按照码垛机器人工作性能要求,设计出四自由度串联型关节式料袋码垛机械臂,并对应关键部件(腰座、底座、臂部、腕部)进行结构设计,同时选用合适的电机。其次运用ANSYS Workbench有限元分析软件的静力学模块对臂部结构进行静力学分析,主要选择在大臂处于极限位置和小臂处于极限位置时,以有载荷工况下臂部结构为分析对象。然后运用ANSYS Workbench有限元分析软件的模态分析模块对臂部结构进行模态分析。主要选择在大臂处于极限位置和小臂处于极限位置时,以有载荷工况下臂部结构为分析对象,获得各个位置对应的前6阶的固有频率和振型。最后运用ANSYS Workbench有限元分析软件的优化分析模块对臂部结构中的大臂和小臂进行单目标优化。在满足强度要求情况下,优化实现大臂和小臂质量变轻,达到对大臂和小臂的轻量化设计,进而节省材料,降低成本。