劳动密集型企业面临人力成本不断增高的问题,同时智能制造技术的发展在工程领域的影响力持续增强,使得工业机器人代替人工的模式受到企业的青睐,其中大型复杂曲面构件机器人打磨技术的应用较为广泛,可其中针对机器人末端执行器的研究较少。鉴于此,本文基于有限元法及结构拓扑优化技术研制了一款用于工业机器人末端的打磨执行器,主要内容如下:通过分析执行器的功能需求依次完成了执行器传动机构,框架结构和法兰装置的零件设计及标准件计算选型,并在绘图软件中创建执行器的三维数模,完成了执行器的总体结构设计。采用Hyper Mesh软件并依据执行器装配体模型和执行器刚体模型建立了执行器的两种有限元模型,并且基于有限元法和模态分析理论通过ANSYS软件完成了静应力分析和模态求解。分析有限元仿真的求解结果可知两种建模方式得到的后处理结果相近,因刚体建模相较于装配体建模可节省50%的前处理时间,因此执行器建模运用刚体建模的方式,并且执行器的仿真结果也表明其结构设计安全可靠。基于结构优化设计理论采用Opti Struct软件对执行器框架结构和部分零件进行了拓扑优化研究,在满足执行器强度及变形约束的前提下改进了执行器侧板和电机安装板的结构形式,执行器整体减重15.7%。基于Navier-Stokes方程所创建的标准k-epsilon双方程湍流模型在Fluent软件中对吸尘孔内腔开展流场仿真分析,验证了吸尘孔结构设计的合理性,并发现了其结构设计的缺陷。根据仿真结果改进了吸尘孔的结构设计,并对改进的吸尘孔结构进行流场仿真,可发现吸尘孔的集尘范围和负压显著增大,说明改进的吸尘孔集尘效果更理想,完成了吸尘孔结构的优化设计。