伴随着科学技术的发展,机器人技术已经渗透到人类生活的方方面面,并在将来发挥着越来越重要的作用。而码垛就是要求将货物按照一定次序放在托盘上,实现货物快速、有序的转移,从而提高工作效率。近年来,机器人码垛代替传统的人工码垛已成为一种趋势,码垛机器人在物流、包装等领域中的应用也越来越广泛。因此,提高码垛机器人的设计与研究能力具有很大的意义。本文的主要工作是设计一个小型码垛机器人并对其进行结构分析与优化。本文在对比各种码垛机器人结构基础上,针对小型码垛机器人低负载、灵巧轻便的特点采用舵机作为动力元件。利用Solidworks软件对小型码垛机器人进行了三维建模,并计算了舵机转矩。然后根据其D-H参数列表完成了小型码垛机器的运动学模型的建立,并利用Matlab软件对其三维以及二维工作空间进行了仿真。利用有限元软件ANSYS Workbench对小型码垛机器人进行深入的有限元分析。对其臂部并联结构的四个极限位置进行了静力学分析,得到码垛机器人不同位姿的总体变形与应力情况,从而验证关键部位设计的合理性。另外,对小型码垛机器人进行了模态分析,得到动力学特性,确定可能发生的共振频率,避免码垛机器人工作时由于震动引起的破坏。运用ANSYS Workbench中的优化设计功能对小型码垛机器人的关键性连杆进行优化设计。首先对小臂以及大臂进行了尺寸优化,然后对臂部连杆完成了拓扑优化。通过对比优化前后的整体变形以及最大应力等分析数据可知,在保持小型码垛机器人整体结构强度与刚度不受影响的情况下减轻了重量、节约了成本,从而达到优化目的。