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工业机器人作为一种高效的自动化生产工具在各行业得到了广泛应用，这也促使着人们对机器人进行更深入的探索；近年，中国汽车产业的繁荣，带动了汽摩配产业的发展，为工业机器人的应用提供了更广阔的舞台，浇铸机器人也承担了更多的现场作业，对浇铸机器人进行分析和优化研究具有积极的经济、学术价值。本文主要对一款铝合金浇铸机器人进行了结构优化研究。首先，利用Pro/E、ADAMS以及Mech/Pro接口建立了机器人的虚拟样机模型；接着，建立机器人DH坐标系，求取了一、二阶影响系数矩阵，推导了机器人的拉格朗日和牛顿—欧拉形式的动力学方程；并采用叠加法对机器人的工作空间进行分析得到了机器人的工作空间。然后，分析浇铸过程，得到机器人性能要求。推导出了机器人静刚度性能指标；提出了速度/加速度综合性能指标以及表征关节力矩末端操作力的动力学指标，并利用平面二自由度串联机器人机构验证了其对机器人性能描述的可行性和正确性。再后，以速度/加速度综合性能指标为目标函数，以机器人的静刚度指标、动力学指标的导出式以及甲方提出的工作空间等具体要求为约束函数，建立机器人机构尺寸优化模型。通过对目标函数耦合性的分析，结合优化模型的非线性和不可微性，选用NSGA-Ⅱ法对优化模型进行求解，从Pareto解集中选择最佳的尺寸组合，通过理论计算证明了优化后的机器人速度、加速度性能得到了改善。根据优化后的机构尺寸，更改了相关零部件，重新构建了机器人的虚拟样机模型，通过ANSYS和ADAMS建立了刚柔耦合模型，通过仿真获得了关键零部件在最坏情况下载荷数据，并在ANSYS中进行有限元分析校核，确保了更改后的机器人的可靠性。同时，对机器人加装浇铸器后的平衡性能进行优化，建立了平衡缸弹簧参数优化模型，利用遗传算法进行求解，得到了平衡效果更优的弹簧参数。最后，利用优化前后的虚拟样机对两次优化结果进行仿真验证。让优化前后的机器人末端参考点沿着工作空间中同一轨迹运行，结果发现各关节角速度、角加速度幅值有了不同程度的下降，并且变化更加平缓，验证了机构尺寸优化结果。然后让机器人从蜷缩姿态伸展到最大臂展姿态，发现优化后的弹簧平衡力矩对重力矩的跟随性变得更好，平衡性能得到了提高。