随着科学技术的快速发展,各种具有不同功能的机器人在社会的各个领域里影响着人们的生活。虚拟样机技术作为计算人仿真的一个重要部分,因其能够降低成本、减少开发时间、提高效率的优势,得到广泛应用。本文以具有六自由度的串联连杆机构的机器人系统为研究对象,抽取其分析模型,并利用虚拟样机技术对其进行仿真及性能分析,得出机器人系统存在的不足,以完善机器人结构为目的对其进行优化设计,使机器人的性能达到最佳状态,最终得到的优化结果亦可为制造业的实际生产和完善提供参考依据。本文进行的工作主要有以下几个方面：(1)为了研究机器人的运动学问题,本文利用D-H矩阵法创建机器人的坐标系系统,实现其运动学参数化模型建立,并对机器人的正向和逆向运动学问题进行分析。并且本文利用虚拟样机仿真分析软件ADAMS,遵循主要构件的尺寸比例与实际一致的原则,通过设置初始设计变量以及关键点参数化的方法,达到对机器人整体参数化建模的目的。(2)为了实现机器人按照预期的稳定平滑的轨迹运动,本文通过MATLAB软件编程得到机器人到达预期位姿时各个连杆的关节变量,并利用三次多项式插值法对关节变量进行插值,使之生产稳定平滑的轨迹,将插值后的角度函数导入ADAMS参数模型完成仿真,并对机器人在运行过程中几个关键参数的变化情况进行分析,实现对模型轨迹规划的研究。(3)为了实现对含间隙的机器人动力学的仿真,本文利用二状态运动模型对机器人进行动力学建模,并在ADAMS软件中实现建模,对几种常用的公差配合进行仿真,得到其性能分析结果,为物理样机的实际制造提供实验基础。(4)为了实现对机器人的优化设计,在完成参数化建模之后,选择适当的设计变量,设置目标函数和约束函数,对机器人进行优化研究以及优化计算,优化研究是为了分析设计变量对目标函数的影响程度,优化计算是研究目标函数取最优值时设计变量的取值,同时为工业制造的实际生产提供了参考。本文从运动学、动力学的角度,对机器人进行参数化建模,并研究其轨迹、含间隙状况及优化设计,对其性能的提高以及物理样机的实际生产提供参考。