利用工业机器人自动码垛，具有人工码垛所无法比拟的快速性、准确性、持续性和一致性。码垛机器人作为典型工业机器人，历经30多年的发展，已成为集机械、电子于一体的自动化系统。在码垛机器人的机构本体设计、控制系统搭建和码垛轨迹规划等方面均达到了较为成熟的水平。但是，日益加快的工业生产节奏和不断提高的码垛质量要求（如定位精度、堆放平稳度等），对码垛机的工作速度和动态性能提出了更为苛刻的要求。码垛机的设计，已从传统的静态、刚性体设计，发展到了动态、柔性体设计阶段。基于此种背景，本文以提高动态特性为目的，开展了码垛机器人的尺寸优化工作。首先将码垛机器人各杆状零件（包括两机械臂和三个拉杆）的几何模型加以合理简化，最终归纳为20个设计变量。将简化后杆类零件划分为多个空间梁单元；将三大复杂零件（底座、腰座和手腕）导入ANSYS软件中生成各自单元阵；将各铰链轴系等刚性部件和几何尺寸不太大的零件作为集中质量处理；将柔性关节作为扭簧处理。此即得到机器人有限元模型。另一方面，选取典型码垛过程，并将整个过程划分为36段瞬态，每段瞬态中机器人被视为固定结构。机器人瞬态响应的分析转变成对该固定结构的弹性动力分析。引入模态分析、模态截断等结构动态分析方法，即可得出该瞬态时段内系统的固有频率。在每段瞬态中，利用逐步积分法求解系统响应。综合考虑本课题对码垛机器人提出的高基频、高定位精度、低转矩三项要求，利用加权思想提出系统动态性能优化指标。针对这一指标，借鉴梯度优化思想对20个尺寸设计参数加以修改，以获取最优至少更优的系统动态性能。最后，将上述有限元建模、弹性动力分析、优化分析过程在MATLAB中编程实现，这就令整个分析、优化、模型修改、再分析、再优化的循环过程可在同一软件环境下自动执行，直至相邻两次运算的优化指标变化不再明显。经过优化设计，在新的参数组合下，码垛机器人关节转矩基本不变，系统基频和末端位移刚度均得到了显著提高。