串联机器人目前在工业发展领域占有举足轻重的地位。在该领域,串联机器人不仅广泛应用于汽车焊接、铸造成型等作业,也开始应用于诸如尺寸检验、精密装配等要求较高的作业。但是从目前的研究来看,大部分串联机器人并不能满足高可靠性和高精度的要求。为此本文考虑关节参数误差及关节间隙的影响对RB08串联机器人进行运动可靠性分析,并进行多目标拓扑优化,为机器人运动精度的提高提供了一种有效方法。主要研究内容如下:1)基于D-H建模方法,确定RB08串联机器人D-H参数,建立运动学模型,进行正运动学分析。求出末端执行器相对于基坐标系的变换矩阵,推导末端执行器的位姿广义坐标。在运动学分析的基础上推导串联机器人末端执行器的位姿误差模型,通过编程获得串联机器人的广义位置坐标图和位置误差范围曲线。使用蒙特卡洛方法,求解RB08串联机器人工作空间。2)考虑关节参数误差,分析串联机器人运动精度可靠性。基于RB08串联机器人位置误差模型,建立末端执行器点可靠性模型、时变可靠性模型。引入机构可靠性分析中的上、下穿越率概念,结合一次二阶矩法和首次穿越的泊松近似方法,推导机器人末端执行器的运动时变可靠性解析表达式,求解已建立的可靠性模型。分析发现时变可靠度总是小于或等于点可靠度,即满足点可靠度并不一定满足时变可靠度。显然,运动时变可靠性结果更加合理。3)考虑关节参数误差和关节间隙,分析串联机器人运动精度可靠性。假设RB08机器人关节内轴与孔的轴线平行,将关节间隙简化为平面二维矢量。基于截尾混合降维法,处理关节间隙变量的统计相关性。对机器人进行运动学分析、误差分析,结合一次二阶矩法和包络方法求解运动可靠性模型。将所得失效概率曲线与单种因素影响下的失效概率曲线进行对比,发现关节间隙也会对机器人运动可靠性产生影响,在研发设计机器人的过程中不能被忽略。4)为了减小机器人运动过程中产生的振动变形,提高运动精度可靠性,提出一种静动态多目标拓扑优化方法。结合多级容差序列规划法与折衷规划法,分级处理多优化目标,避免大数量级目标支配优化结果。使用Optistruct进行静动态多目标拓扑优化,对优化后的结构重新设计。改进后的臂部新结构刚度和低阶固有频率均得到提高,振动变形减小,达到了优化目的。