煤矸石分选作业是煤炭生产的重要环节,分选质量和效率与煤炭质量密切相关。随着矸石分选机械手应用于煤矿分选过程来代替人工分选,如何提高选矸机械手的单机处理能力,降低运营成本,应用于更小的工作空间等问题,需要进一步开展研究。课题对高速并联选矸机械手的运动学、动力学进行了分析,并在此基础上进行了机构尺度综合和拓扑优化,具体研究内容如下:1)进行了高速并联选矸机械手的运动学、动力学分析。求解了机构自由度、位置的逆解和正解、建立了机构的速度模型、进行了角加速度分析、主动臂转矩计算、机械手输出点的运动轨迹计算。2)提出了一种高效的谐波-多目标遗传优化方法,解决了多目标遗传算法初代搜索效率不高的问题。该方法将平面五杆机构的谐波参数法与NSGA-II遗传优化算法相结合,对遗传算子加入偏好性选择,得到一个基于机构工作空间,不需要提供设计初值的遗传优化设计方法。将该方法应用于机械手的平面五杆机构尺度综合。3)结合高速并联选矸机械手承受不确定载荷冲击的工况,提出了一种新的不确定性载荷的表征方法。该方法针对机械手只承受水平方向载荷作用的情况,用水平载荷大小和两从动臂与水平方向的夹角表征载荷不确定性。再结合BESO方法对机械手的连杆部分在考虑不确定载荷的条件下进行拓扑优化。4)针对高速并联选矸机械手的从动臂副杆承受高速载荷冲击,不适用有限元法进行优化的问题,采用无网格优化方法进行副杆部分的优化。考虑无网格优化过程中容易出现矩阵奇异现象,采用了基于改进的移动最小二乘形函数的改进型无网格Galerkin方法（IEFG法）对副杆进行结构拓扑优化。课题对高速并联选矸机械手进行了尺度综合和拓扑优化,得到了机构在给定工作空间的最优尺寸,降低了机构惯量,提高了结构刚度,提高了机械手单机处理能力,降低了运营成本,达到了优化目的。上述工作为研究应用于小空间和低能耗的分选机械手奠定了基础。图34幅;表10个;参68篇。