自1995年美国推出世界上第一台Unimate型机器人以来,工业机器人的数量在世界范围内不断增长,焊接从一开始就是工业机器人应用最重要的领域之一,焊接机器人能显著提高焊接质量和工作效率,减轻工人的劳动强度,降低生产成本和对工人操作技术的要求,它的广泛应用和国产化、产业化,对实现我国在21世纪前半叶成为世界制造强国的目标具有非常重要的意义。本文针对一台6R焊接机器人,系统分析了其动力学性能和结构特性。首先运用D-H方法,建立了该机器人的连杆坐标系,在此基础上,推导了机器人的运动学正反解、求解了机器人的雅可比矩阵;对机器人进行了详细的静力学、动力学分析;利用Robotic Toolbox和Matlab编程实现了机器人的运动学可视化仿真,直观地反映了机器人各关节变量与末端位姿矩阵之间的关系,为机器人的三维图形仿真提供了参考;利用Matlab/Simulink建立了机器人的动力学仿真模型,编制了相应的Matlab计算程序,通过动力学仿真,得到了运动过程中机器人各关节驱动力矩的变化曲线,为合理选择驱动电机、轴承等关键零部件以及机器人的实时和最优控制提供了依据。针对机器人操作机的机构优化设计,对机器人关键承载部件进行了分析和简化,建立了关键承载部件的有限元分析模型,选取了最危险的受力状况作为分析工况,对各部件进行了静力分析,得到了各部件的应力和位移分布,获得了各部件的最大变形,对机器人局部刚度进行了评价。最后对各部件进行了模态分析,提取了各部件前6阶的模态,研究了各阶振型及其振动特性,得到了对应的频率值,为避免在其共振频率附近工作提供了参数依据,为整体响应分析提供了重要的模态参数,同时也为改进机器人的结构设计提供了理论依据。