码垛机器人在工业生产中已经得到广泛应用,其机构设计方案和结构参数等关系到机器人的工作空间设计与优化、运动轨迹规划、作业功率消耗、机构定位精度等,因此从提升机器人工作性能的角度对其机构参数进行优化设计一直是产品研发中的重要工作内容,同时,也是确定关节驱动电机选型方案的一个重要前提。基于此种背景,本文以满足码垛机器人结构紧凑和轻量化要求、降低驱动力矩峰值及作业能耗为目的,对码垛机器人的工作性能评价方法及结构参数优化等进行系统研究。首先,在运动学分析中将含闭链混联机器人简化为串联机器人,通过D-H法建立坐标系,获取其运动学正解、逆解的解析解,并分析码垛机器人任务空间与工作空间之间的位置关系,提出一种将最小长方体任务空间转化为平面矩形任务空间的方法,以此基础上提出一种码垛机器人工作空间的量化评价方法。另一方面,以Kane法推导含闭链码垛机器人的动力学方程,通过SimMechanics仿真模型验证了上述动力学方程的正确性。从驱动力矩峰值与作业能耗的角度对其工作性能进行分析评价,并考察了机器人关键结构参数对其动力学性能的影响。以上述运动学和动力学分析为基础,提出了一种面向含闭链结构码垛机器人的结构参数优化方案,此方案将优化过程分为两步：首先,从机器人工作空间满足任务空间要求的角度确定最佳杆件长度与关节转角活动范围；然后,以驱动力矩峰值与作业能耗最优确定关键结构件的截面尺寸及质心位置等参数。通过算例验证：应用此优化设计方案,可以使得优化后的机器人结构刚度不低于原结构,而其杆件长度、质量均减小。同时,机器人工作空间利用率得到提高,而驱动力矩峰值与作业能耗均有所降低。最后,基于上述工作基础,开发了面向四自由度含闭链结构码垛机器人的结构设计及参数优化软件,可对该类型机器人结构实现快速分析、评价及优化。