柔性机器人协调操作系统具有能耗低、驱动装置小、操作速度高、承载能力大、可靠性高等优点,在军事、宇航、医学等领域中的应用有着显著的优势,因而成为机器人研究和应用领域的前沿课题.目前对于柔性机器人协调操作系统的研究主要集中于系统的动力学建模、运动规划等方面,对于动力特性和最优化设计却很少涉及.柔性机器人协调操作系统的设计参数决定了系统的动力性能,因此,研究其动力特性对于系统动力性能的优化和高性能系统的设计都有着重要的意义.该文研究了柔性机器人协调操作系统的动力特性,并利用其动力特性对系统进行了优化设计.首先,建立了柔性机器人协调操作系统的动力学模型.对基于Langrange方程和有限元法建立的两平面3R柔性机器人协调操作零自由度刚性负载的动力学模型进行了详细的推导,并进一步对其操作精度、关节驱动力矩和最大应力进行仿真分析.然后,深入分析了柔性机器人协调操作系统的动力特性.柔性机器人协调操作系统参数决定了系统的质量矩阵和刚度矩阵,从而决定了系统的动力性能,因而系统参数和其动力特性之间存在着内在的联系.该文通过对单元动力学方程进行理论推导,得到了单元参数和单元固有频率之间的变化规律,并且通过数值仿真分析了系统的截面参数、结构参数和材料参数对系统固有频率、动力性能的影响.最后,对柔性机器人协调操作系统进行了最优化设计.根据系统参数和系统动力特性之间的内在联系,利用非线性规划法,进行了柔性机器人协调操作系统的结构最优化设计和截面最优化设计,同时进一步进行材料的选择,从而求出最小重量解.对优化前后的系统进行比较,优化后系统的操作精度大幅度增加,系统重量大大减小,柔性机器人协调操作系统的最优化设计得到了较理想的结果.