振动时效是消除铸件和焊接件残余应力的有效方法。传统的振动时效处理方法,劳动强度大,人力成本高,无法适应大型结构件生产中可移动式激振作业的需求,提高工业的自动化水平和生产效率,是符合中国制造2025的总体趋势。本文基于TRIZ理论和机构拓扑结构理论设计出可移动式多维振动时效机器人,可用于大型钢结构件进行一维或多维振动时效处理。基于TRIZ理论对多维振动时效机器人进行创新设计。对现有振动时效设备进行因果分析和矛盾分析,理清其冲突、矛盾所在;对机器人末端执行器部分应用分离原理,将激振器通过空间分离的方法与机械臂末端的法兰相连接,降低末端执行器在工作过程中对机械臂的破坏作用。基于机构拓扑结构理论设计多维振动时效机器人的并联支架,以拓展机械臂末端执行器的自由度。通过ADAMS运动学分析和机构拓扑结构理论分析相结合的形式,得出并联支架在X、Y、Z方向上的运动性质,结果表明ADAMS运动学分析和机构拓扑结构理论分析具有一致性。运用ANSYS对多维振动时效机器人机械臂和关键零部件进行有限元分析。分析得出减振装置前6阶模态和振型、机械臂的疲劳寿命和并联支架的应力及变形云图,验证了并联支架设计的合理性。运用MATLAB对机器人机械臂的工作空间进行求解。通过D-H参数法对多维振动时效机器人工作臂进行正运动学建模,结合蒙特卡洛法对机器人末端执行器的工作空间进行求解,得到空间点云图,提取出在设定机械臂长度和已知关节角范围的条件下激振器工作空间的范围;通过逆运动学求解得出末端执行器的同一种姿态可能对应8种关节角度值的组合。对机器人的路径进行规划。通过栅格法构造机器人工作环境的地图,运用蚁群算法对机器人的路径进行规划,通过在MATLAB平台上进行仿真以提高机器人的工作效率。