双色鞋底模塑成型生产过程通常需要合中腔模、注射、固化、去除飞边余料、开中模片、合上模片、再注射、再固化、去飞边余料、开模、检难与取件等工艺环节,除注射外上述工艺均由人工完成,劳动强度大、生产率低下、质量稳定性差、合格品率低,难以适应市场需求,迫切呼唤鞋底生产的自动化。为解决上述问题,本论文运用系统工程原理、机器人技术、最优化理论、模块化设计、仿生原理、范数算法等研究和设计能够替代人工作业、提高生产效率、自动化且具有一定智能的工业机器人。运用系统工程原理、最优化理论和模块化设计方法,在系统化分析现有人工操作双色鞋底模塑成型工艺、功能性能以及生产节拍要求,提出和设计了适应双色鞋底模塑成型圆形转盘产线且替代工人操作的直角坐标型作业机器人的整体布局,其传动系统由三个移动机构和两个转动机构组成,以挠度最小为目标研究和设计了水平移动机构（手臂）优化布局和由以主体模块、转台模块、末端执行器快速手腕模块和末端执行器模块构建的作业机器人结构,为机器人的可靠作业提供结构保证。运用改进D-H方法建立双色鞋底模塑成型作业机器人的运动学模型,对作业机器人的运动学正问题进行研究与分析,得出机器人手臂参考点的位移、速度和加速度,在此基础上设计了手臂的传动系统,为机器人的可靠作业提供运动学保证。运用机器人学、仿生学和范数算法等研究和设计替代人工操作的模片开合、去除飞边余料、检难与取件的末端执行器和实现末端执行器快速转换的手腕,实现相应的作业工艺。运用仿章鱼八爪原理研究和设计导向式连杆-双滑块去除飞边余料末端执行器,在有限空间内理论上100%完成人工较难彻底清除飞边余料的作业。根据脚掌、弓和跟对应地将鞋底划分为三个区域,基于“梅花”点阵方法,用较少的有代表性的测点并以不同的矩阵表示之,为精细化测量整个鞋底提供有效方法;在此基础上提出和构建理想模型-公差模型-被测模型的误差检测三重模型,运用压力传感技术和双范数算法精确测量和计算鞋底制件的模塑成型误差,研究和设计位置可调24点接触式误差检验末端执行器,实现对35码-45码双色鞋底模塑制件的有效检验。运用吸附原理,在误差检验末端执行器上设计气压吸附式鞋底制件取件装置;通过误差检验装置和取件装置的巧妙融合,实现在同一空间内对制件快速可靠检验和吸取。运用Solid Works软件、最优化理论与优化设计对双色鞋底模塑成型作业机器人的各个模块进行三维造型设计和优化,据此建立机器人虚拟样机;运用ADAMS仿真软件对虚拟样机进行仿真,进一步对设计的作业机器人运动学与动力学特性进行研究和优化,为完善和验证作业机器人设计提供保障。