本文针对杭州娃哈哈集团数十条饮料生产线码垛工序的自动化实现问题，在“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“高速搬运机器人及其物流生产线关键技术与示范应用”的资助下设计开发了一种四自由度关节式高速重载码垛机器人，深入研究了其静力学分析、伺服电机参数预估、控制系统设计几个方面，全文取得了以下研究成果：1.针对码垛机器人静刚度问题，对其重要零部件与整机进行了静力学分析。利用Solidworks Simulation有限元分析工具完成了模型中零件腰部、腕部的受力分析并根据分析结果优化结构；然后对整机在满载情况下的几个典型位姿进行分析，得到了整机在工作空间内的应力、应变、位移分布云图，并进一步优化了杆类零件壁厚。对零件的优化提高了码垛机器人的静刚度和动力学性能，对整机的分析得到了码垛机器人在工作空间内的静刚度分布特性。2.利用D-H法对码垛机器人进行运动学分析，建立了其位置正逆解矩阵，然后采用S型曲线运动规律，针对娃哈哈公司果奶生产线的现场布局和速度、加速度要求对码垛机器人进行了笛卡尔坐标空间轨迹规划，最后通过Solidworks Motion分析平台对规划的轨迹进行了运动仿真，并根据仿真结果预估伺服电机参数，为伺服电机的选取提供了理论依据。3.根据码垛机器人的控制功能需求与软件功能需求分析，提出了基于SimotionD435的控制系统的硬件总体方案，完成了控制系统硬件平台搭建，并开发了码垛机器人控制软件，同时设计出相关的人机界面。4.根据娃哈哈公司果奶生产线的现场布局与码垛方式，针对两种不同箱型的产品进行了码垛调试，调试结果使码垛过程中的载荷、速度、精度等参数都满足生产要求。