以双SCARA机器人为代表的平面五杆并联机构具有结构简单、精度高的特点,在各行业均有广泛应用。在不同的应用场景中,对机器人的设计要求不同或侧重点不同,有必要对机器人进行恰当的优化设计。另外对于机器人的精度要求越来越高,需要对机器人的输出误差进行分析。本文通过研究双SCARA机器人的运动学问题,进行了位置正解、逆解、速度和加速度分析。采用了拉格朗日法、Kane动力学方程和虚功原理等多种动力学建模方法,最终在这些常用方法的基础上提出一种新的更加适用双SCARA机器人的动力学方程,即在运动学的基础上,基于虚功原理推导出一种形式简洁、计算简单的广义坐标系下系统的动力学方程。该动力学方程能有效快速计算出机器人电机驱动力矩。从动力学方程中,分析影响驱动力矩的因素,针对这些因素中以质量和惯性张量为例的进行结构优化设计。还从机构稳定性的角度对双SCARA机器人的旋转关节进行结构优化。通过对双SCARA机器人理论工作空间形状与杆件尺寸之间关系的研究,根据机器人工作空间的设计要求,确定了满足机器人理论工作空间对应的尺寸范围。分别提出了双SCARA机器人的灵巧度指标和速度性能指标,并将这两个指标与尺寸空间建立联系,结合灵巧度和最大输出速度两个性能指标,确定出较优的尺寸范围区域,并进行了尺寸优化。基于双SCARA机器人的旋转关节间隙建立了几何误差模型,关节间隙用微小连杆代替,分析了旋转关节间隙对双SCARA机器人输出误差影响。将代替后的机器人结构进行化简,结合运动学型分别求出了最大角度和位置误差表达式,通过设计公差数值求解出间隙造成的误差范围。