智能建造技术是当今建筑业发展的重要技术支撑而建筑机器人是未来实现智能建造的主要装备,目前建筑机器人的研究已经成为前沿热点,建筑板材安装作业是建筑施工中的典型工艺。研发板材安装建筑机器人,能够有效解决人工作业存在的劳动强度大、效率低、安全性差等诸多问题。为了提高我国建筑装饰业自动化与机械化的发展,同时也为了降低劳动力成本、提升工作效率,本研究在国家重点研发计划等项目的支持下,开展建筑施工约束环境下大型板材安装作业人机协作的智能施工装备的研究。首先以板材中的建筑幕墙为例分析了传统幕墙安装工艺与现有的机器人自动化安装工艺,明确了板材安装机器人所需要具备的结构性能。通过参考现有工业机器人形式与具备类似功能的码垛机器人构型,确定了基于平行四边形结构的臂部构型,选取了灵活性能最优的机器人手腕构型与末端夹持器。通过考虑机器人可以实现的几种工作模式,确定了板材安装机器人的整体构型设计。接着对机器人进行了运动学分析,根据机器人的结构特点利用几何法与D-H法相结合的方法进行了正运动学分析,利用改进的粒子群算法进行了机械臂冗余部分位置逆解的求解。对机械臂模型进行简化并利用拉格朗日方法进行了机器人动力学方程的推导。利用机械臂位置正解公式并采用逐点搜索法绘制了机器人的工作空间,看其是否能满足工作需求。利用雅可比矩阵条件数建立了机器人结构的灵活性能评价指标与承载能力评价指标,依据该两类性能评价指标对机器人机械臂三组平行四边形机构进行了参数优化。最后在仿真软件ADAMS中完成了板材安装机器人虚拟样机的建模,与MATLAB编写的正运动学方程进行末端点位置曲线对比,验证了运动学正解方程的正确性。完成了板材安装过程的动力学仿真,验证了驱动装置安装位置的合理性,也为驱动原件的型号选择提供了仿真参考依据。通过仿真对比验证了第四章基于承载力性能指标优化过程的有效性,同时也为后续的详细设计与样机搭建提供了重要参考。