铸造在工业生产中占有举足轻重的地位,铸件已被普遍应用于航空、航天、汽车、电子等领域,机器人技术在铸造行业的应用是实现绿色铸造、智能铸造的关键举措,但现采用的串联机器人普遍存在负载小、误差较大以及柔性度不足等缺陷,工作范围受到严重限制,难以满足中大型铸件和异型铸件的作业要求。本文提出以混联机构为主体结构的移动式铸造机器人,可同时满足工作范围灵活,负载大和定位精度高等要求。确定了移动式铸造机器人的总体结构和作业原理,运用螺旋理论求解并联工作臂的运动自由度,确定2RPU-2RRPR并联工作臂可实现一平移两转动三自由度运动,根据驱动副选取原则确定四个移动副作为主动副。基于矢量方程法建立2RPU-2RRPR并联工作臂输入和输出之间的位置方程,运用MATLAB得到不同运动状态下各个杆长随时间的位移变化曲线,并结合ADAMS虚拟仿真证明了数值计算与仿真结果的正确性。在运动学位置反解的基础上,通过求导法得到并联工作臂驱动副与动平台的速度和加速度之间的映射关系,根据雅克比矩阵的降秩类型,分别计算三类奇异位形发生的几何条件,为铸造机器人运动中奇异的规避提供理论基础,同时,基于蒙特卡洛法得到了并联工作臂在执行浇注作业时工作空间的三维图和截面图。基于虚功原理法分析了平衡状态下驱动力和负载之间的映射关系,建立了重力作用下的力学模型,运用拆杆法得到上下铰链受到的约束力;求出惯性力作用下并联工作臂动力学方程,通过结构优化设计和理论计算搭建铸造机器人实验样机。基于TRIZ理论设计一种铸造机器人全向多指异步抓手,完成异型铸件和中大型铸件的搬运和抓取任务,运用ANSYS Workbench对抓手进行静力学和模态分析,完成部分结构与尺寸优化,为抓手样机设计和制造提供依据。最后,通过铸造机器人实验样机完成相关实验,验证了理论计算和模拟仿真的正确性。图[80]表[8]参[86]