工业机器人由于其低成本和工作空间范围广的特点,在各行各业得到越来越多的应用,利用工业机器人进行铣削加工是其中之一。决定机器人加工能力的因素包括其末端刚度和末端动态特性,增加末端刚度能提高机器人加工精度,优化末端动态特性能降低加工过程中的振动进而改善加工质量和延长零部件寿命。然而工业机器人由于其多自由度串联的结构特点,导致其末端动态特性位姿依赖,不同工作区域末端动态特性铣削加工加工能力差异较大。建立与关节角相关的机器人铣削加工末端动态特性分析模型是研究和改善机器人铣削加工末端动态特性的基础。本文首先基于自激励的工作模态分析方法辨识机器人关节模态参数。结合机器人转动关节的特点,建立机器人单个关节动力学模型,利用自激励的方式对机器人关节进行工作模态分析。基于最小二乘复指数法对机器人关节模态参数进行辨识,有效获取了机器人不同关节轴的部分模态参数。然后建立工作空间机器人铣削加工末端相对动柔度模型。基于指数积法建立机器人运动学方程,推导了以关节角和关节相对频响函数表示的机器人铣削加工末端动态特性,建立关节空间机器人铣削加工的末端相对动柔度模型。通过机器人逆运动学建立位置空间和姿态空间与关节空间的映射关系,得到不同空间的末端相对动柔度模型,并进行了机器人铣削加工末端相对动柔度模型的实验验证。其次利用利用切削激励的工作模态分析方法研究机器人铣削加工的末端动态特性。建立随机脉冲切削激励模型,以及分析不同加工参数对激励信号能量和带宽的影响。提出改进的非线性优化的模态参数辨识方法,进行不同形式的机器人铣削激励实验,获取机器人铣削的末端等效动柔度。最后基于建立的机器人铣削加工末端相对动柔度模型的分析与位姿优化。分析不同空间机器人铣削加工的末端相对动柔度分布规律,提出位置空间和姿态空间参数优化策略,进行机器人铣削加工的位姿优化计算,并将此优化方法应用于复杂曲面的螺旋桨加工。本文建立的机器人铣削加工末端动态特性分析模型,可以为机器人铣削加工振动研究提供方向,并减小实际加工中的振动,在理论研究和工程应用具有较高意义。