随着机器人技术研究的不断进步,在现代工业生产中,机器人的数量逐年增加,逐渐成为工业生产中不可或缺的先进设备。广泛应用机器人不仅能够大幅度的提高生产率,也可以改善产品质量,提高产品精度,推动工业发展。因此高技术含量的机器人普遍受到各国政府的重视,也成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。而我国机器人产业却由于新产品开发周期长、成本高、产品的评价和设计手段落后,导致机器人产品种类单一、更新换代滞后,进而无法满足市场需求。虚拟样机技术的出现为解决这些问题提供了强有力的工具和手段。　　 本课题首先介绍虚拟样机技术的代表软件ADAMS的理论基础及其开发流程,以三自由度直角坐标机器人为原型,在查阅国内外大量直角坐标机器人的基础上,通过对比分析确定了四自由度直角坐标机器人总体方案,进而综合使用pro/e、ADAMS及其接口软件Mechanical/Pro建立了机器人的刚柔耦合虚拟样机模型,利用建立的样机模型进行了一系列的虚拟实验:　　 (1)确定了机器人整机模型在重力方向和水平方向上固有频率,分析了机器人手臂部件和Z轴导向部件的振动情况,并对其结构提出改进措施。　　 (2)分析研究了机器人各轴的驱动力矩,确定了机器人各轴的最大驱动力矩及最佳的加减速时间。　　 (3)分析了机器人在极限情况、过大负载下的倾翻可能性,并模拟了机器人倾翻过程,在此基础上绘制了机器人在X、Z轴全程范围内各个位姿下的倾翻载荷曲线。　　 (4)依据虚拟实验研究成果及生产任务,完成了机器人实现重物搬运的运动规划,并在虚拟环境下模拟了该过程。　　 本课题的研究将为直角坐标机器人的设计研究提供指导和经验。同时,尝试获得的基于虚拟样机技术开发研究复杂机械系统的方法,对开发同类产品具有重要的借鉴意义。