近些年来,工业机器人技术取得了突破性的进展,正广泛应用到各种行业中,大大提高了产品的生产制造能力。但是串联机器人具有结构弱刚性问题,在加工过程中,容易改变刀具的走刀轨迹,影响零件的加工质量,甚至会出现震颤现象。因此,改善工业机器人的刚度性能,对提高工业机器人的加工精度具有重要的实际意义。国内对这一问题的研究还没有系统的解决方法,本文针对这一问题,以广州数控RB20型工业机器人为研究对象,建立RB20型工业机器人的运动学模型和刚度模型,并利用Matlab的强大计算仿真能力,分析其刚度性能,最后利用遗传算法对其位姿进行优化。本文利用修正的D-H模型建立RB20型工业机器人运动学模型,对其进行正、逆运动学求解,针对逆运动学求解过程中解的多样性问题进行分析。除此之外,本文采用微分变换的方法求得RB20型工业机器人的运动雅克比矩阵和力雅克比矩阵,作为下一步分析的理论基础。为了规避RB20型工业机器人的奇异空间,需要求解机器人的工作空间。本文分析了几种求解机器人工作空间的常用方法,传统求解方法对于6自由度的机器人来说比较繁琐,不太适合。本文采用Solidworks和SimMechanics联合仿真的方法,建立RB20型机器人仿真模型,添加合理的驱动模块,得到RB20型工业机器人的工作空间。根据机器人传统静刚度模型,得出RB20型工业机器人的刚度性能与关节刚度和雅克比矩阵有关,而雅克比矩阵与机器人的形位有关,因此对机器人形位和关节刚度进行研究。分析RB20型工业机器人的传动结构,推导刚度折算公式,计算出机器人各个关节的刚度值。通过仿真和刚度测量实验,得出RB20型工业机器人位置和姿态不同,机器人的刚度性能也不同。为了定量衡量RB20型工业机器人的刚度性能,引入机器人刚度性能指标,并且分析机器人关节角度和关节刚度对刚度性能指标的影响。工业机器人的刚度与姿态有关,必然存在使其刚度性能最好的姿态。本文利用遗传算法对其进行刚度优化。以刚度性能指标最大为优化目标,以加工条件和关节限位为约束,建立优化模型并利用Matlab进行仿真得到最佳姿态。基于上述研究,本文系统的分析了 RB20型工业机器人的刚度性能、提出了合理的优化方法,改善了机器人的结构弱刚性问题。