工业机器人是现今高端制造业最具代表性的装备,融合了机械、电子、传感、自动控制、人工智能等许多技术。我国作为世界上最大的工业机器人应用消费市场,自主研发的机器人在各方面与西方工业强国存在着不小的差距,尤其是高端工业机器人产品市场,大部分被西方国家占据。为了打破西方国家在高端工业机器人市场的垄断局面,加强国产工业机器人可靠性方面的研究刻不容缓。而驱动器作为工业机器人的核心零部件,其可靠性对工业机器人系统具有重大影响。本文以工业机器人电气驱动器为研究对象,在考虑多失效模式相关性的前提下,对其进行了可靠性分析、灵敏度分析以及对其关键结构进行可靠性优化研究,主要包括以下研究内容:(1)对工业机器人驱动器类型、特点、结构进行了详细的阐述,根据结构功能对驱动器进行模块划分,构建驱动器系统的可靠性模型并绘制其可靠性框图。根据文献资料和实际工程统计数据,整理其失效模式,找出相应的失效原因,通过对每种失效模式的风险优先等级进行评价,确定驱动器的主要失效模式,为开展可靠性分析做基础。(2)影响驱动器失效的因素有很大一部分是相同或是有关的,这些失效模式之间往往存在着相关性。本文采用多重响应高斯过程(Multiple Response Gaussian Process,MRGP)代理模型,来估计驱动器系统与主要失效模式在4000小时下的失效概率,并通过对比AK-MCS与AK-SYS方法在解决同一多失效相关问题上的精度和效率,证明MRGP代理模型方法相较其他代理模型方法在处理多失效模式相关性问题的优势。(3)将一种基于方差的灵敏度指标与MRGP方法进行结合,对驱动器可靠性灵敏度进行分析,将影响驱动器可靠性的输入随机变量,以对驱动器系统及主要失效模式失效概率的不确定性贡献大小为标准进行排序,从而找出对不确定性贡献大的随机变量,为提高驱动器的可靠性提出建议。(4)针对驱动器主要失效模式之一的镀通孔疲劳断裂失效,根据镀通孔的应力模型,建立其结构优化模型,并通过对比各主要现代优化算法的原理和特点,采用粒子群算法与遗传算法对驱动器中印制电路板镀通孔的结构进行可靠性优化,以延长其寿命,提高其可靠性。