二十一世纪是柔性制造飞速发展的世纪，作为柔性制造单元(FMC)中一个重要的工具，机器人的柔性必须得到大力提高。当今的FMC中移动机器人和工业机械手通常是相分离的，这就大大限制了整个柔性制造系统的柔性能力。移动机器人只是负责将工件从一个工作区送到另一个工作区，并不具有操作功能;而工业机械手只能够在特定的工作环境中进行操作工作，并不具有移动功能。两者的相互独立性已经越来越限制柔性制造单元(FMC)的柔性能力的进一步发展。将工业机械手安装在移动机器人上，使二者功能互补，是解决上述限制的一个途径。因此，研究开发移动机械手，来代替传统的移动机器人和工业机械手将具有很高的工程应用价值。本文结合移动机械手的工作环境以及工作要求，设计了一种服务于数控机床群的移动机械手，进行了运动学分析及运动学仿真，并对移动机械手的关键部件进行了有限元分析及优化。　　 首先，本文介绍了工业机器人的发展现状，分析了传统的工业机器人在现代柔性制造系统中存在的不足，针对工作环境以及被抓取对象设计了一种服务于数控机床群的移动机械手，对机械手的抓取方案进行了整体规划，给出了机械手的工作流程，对移动机械手的具体结构进行了设计分析及三维建模。并提出了将基于四杆及五杆机构的混合机构应用到移动机械手的手臂上，以扩大机械手的运动空间，提高其工作灵活性。　　 其次，在进行机械手整体运动学分析前，运用矢量方程解析法对手臂进行运动学分析，通过分析的结果简化模型，以减小运动学求解的工作量;基于简化后的模型，运用经典的D-H法（四参数法），建立移动机械手的杆件坐标系;运用各杆件的齐次坐标变换矩阵及手臂运动学分析的结果，推导出整个机械手的运动学方程，并求得相应的关节变量，为研究移动机械手的轨迹规划及控制提供依据;基于蒙特卡洛方法，运用Matlab软件对移动机械手进行了工作空间的求解。　　 再次，利用移动机械手三维实体模型在ADMAS中建立虚拟样机，对虚拟样机模型的质量、材料、约束及驱动起始条件进行了设置，进行了运动学分析，得出了机械手的运动特性，同时也为以后进一步结构优化设计提供重要参考;根据分析结果对其进行分析及评价。结果表明:所设计的移动机械手能够满足设计要求，整体运动平稳。　　 最后，利用ANSYSWorkbench软件对机械手关键部件进行静力学分析，完成移动机械手的强度、刚度校核，并运用模态分析研究其振动特性，基于拓扑优化理论对其关键部件进行了优化，为后续CAD再设计奠定基础。同时，采用目标驱动优化设计(Goal-DrivenOptimization)的方法实现了对关键杆件的多目标优化，在保证其工作性能的前提下，实现了轻量化设计。　　 本文对移动机械手进行了仿真分析研究，研究表明:所设计的移动机械手整体结构设计合理，运动学特性准确，能够实现上下料操作，且关键零部件力学性能可靠，达到了预期的效果，为后续移动机械手的研制奠定了基础。