目前随着国内的劳动人口的下降和老龄化人口上升，过去的廉价劳动力将不复以往，很多企业面临着人力成本上涨的危机。在物流自动化行业中，机器人码垛代替传统的人工码垛已成为一种趋势，现阶段我国工业机器人在研究和应用方面离发达国家还有一定的差距，因此，对机器人结构进行合理的设计以及开发高性能的物理样机对于降低机器人的成本和提高国内工业生产自动化的水平具有重大的意义。本文在国家“863”课题的资助下，设计了一款四自由度的码垛机器人并对其开展了以下相关技术研究：（1）对码垛机器人的关键结构包括腰座、底座、臂部、腕部等进行了详细的机械设计，并阐述了各个部件的运动特点；借助于solidworks三维实体造型软件，建立码垛机器人整机的三维数模。（2）结合ANSYS Workbench有限元分析软件，以机器人在实际工作过程中在最大工况载荷下具有代表性的四个工作极限位置为分析对象，对整个码垛机器人臂部结构进行静力学强度和刚度分析计算。（3）选取码垛机器人处于工作极限位置时，对其臂部并联机构做整体的模态分析，获得了前六阶的固有频率和振型，为后续的分析提供依据。（4）在对码垛机器人静力学分析及模态分析的基础上，选择了臂部并联机构处于相对危险的位置，利用ANSYS Design Xplorer快速优化工具，对码垛机器人关键部件小臂、前大臂、后大臂进行了轻量化优化设计，在保证这三个关键部件的强度和刚度满足设计要求的前提下，减轻其质量，有利于提高码垛机器人的整机结构性能，同时也可以节省材料，降低生产成本。