近年来,随着我国铁路、城市地铁以及大型工程机械的发展,对大型轴类件的需求快速增长,而目前大型轴类坯料转运过程中存在人工操作劳动强度大、自动化程度低的问题,因此,利用重载机器人实现轴类坯料的转运对提高轴类零件生产效率、减少人力的使用具有重大意义。本文旨在设计一种重载物料转运机器人,在满足高刚度、高强度、控制简便等要求的前提下,完成对轴类坯料从加热炉到锻压机的转运,并对其进行具体的结构尺寸设计和动态特性分析。论文首先根据技术参数和任务需求设计了一种四平行四连杆式四自由度转运机器人,通过D-H参数法、反变换法和几何解析法对正、逆运动学问题进行求解;综合利用全微分方程法和矢量积法求解机器人的雅可比矩阵。然后以主要杆件的长度为设计变量,结合具体的约束条件,以速度全域性能指标为目标函数,借用MATLAB的目标优化功能对杆件长度进行优化;然后以优化得到的杆件长度为基础,通过MATLAB编程求解机器人末端操作手在全局坐标系下的工作空间,以验证机器人的工作空间是否满足课题的的任务空间。以臂杆质量最小为目标函数,以臂杆的强度条件、压杆稳定条件和变形量为约束条件,借助ANSYS Workbench对各个臂杆的宽度和厚度进行优化,最后以优化后的臂杆结构尺寸为基础对机器人结构进行具体设计,并利用Workbench的静力学分析模块对机器人的强度和末端变形量进行验证,已验证所设计的机器人是否满足刚度和强度条件。最后,对机器人各个主动关节在关节空间内进行轨迹规划,以期得到运动轨迹光滑、无速度和加速度突变的关节角轨迹函数;然后借助ANSYS对机器人关键杆件进行柔性化处理,将柔性化的杆件导入ADAMS中代替原来的刚体杆件,对机器人的动态特性进行仿真分析,研究机器人在刚柔耦合模型下的运动平稳性,并对机器人在杆件柔性影响下的位置精度进行仿真分析。