近些年来,可再生能源的需求日益增长,光伏发电已经成为一种重要的能源利用形式。但是,光伏组件的表面积尘会导致光电转换效率降低,并可能形成热斑效应,严重时会造成光伏组件的短路和损毁。因此,采用机器人清洗光伏面板已经成为大势所趋,考虑到光伏组件的安装具有一定的倾角和高度,对机器人的安全运行有很高的要求。本文针对实验室前期设计、制造的一款光伏清洁机器人,通过对其进行理论和仿真两个方面的模态分析,为机器人后续的结构优化设计提供依据。首先,在明确机器人主体结构和工作原理的基础上,进行了行走机构的动力学理论分析,为后续动力设计提供理论依据;同时,对机器人主要结构进行了模态理论分析和仿真分析,探讨了不同仿真算法的差异性,明确机器人的薄弱结构,为后续的优化设计提供了依据。其次,对机器人吸盘吸附性能进行了理论分析,总结防止机器人滑落、扭转和倾覆的吸盘组设计条件,同时对吸盘组分布方式进行了优化设计;随后,结合模态分析的结果,以稳定性和轻量化为优化目标,对机器人传动结构主要零件进行了优化设计,并验证其优化结果。最后,通过样机试验对机器人吸盘优化设计中的方案进行了吸附可靠性验证,结果表明结构优化设计可靠;同时,对机器人三维虚拟样机进行动力学仿真分析,计算各个关节的驱动力和力矩,用来验证动力学理论模型和电机动力设计的正确性。