本文以杭州市某公司一款玻璃幕墙清洗机器人的外形和结构为研究对象,针对不定向、不定速风载对玻璃幕墙清洗机器人产生的影响及各种工况下玻璃幕墙清洗机器人的振动特性,开展机器人本体外形优化设计和模态分析研究。由于玻璃幕墙清洗机器人清洗作业时易受复杂风载作用,故将风载分为不定向风载和不定速风载。为了构建不定向风载,本文建立了不定向风载坐标系和机器人本体坐标系,采用笛卡尔坐标转换的方式确定了不定向风载与机器人本体之间的转换矩阵;为了构建不定速风载,编译了四种随时间变化的风载函数;最后利用ANSYS fluent平台分别完成了不定向、不定速风载对机器人本体产生的各轴向阻力和扭矩仿真。针对不定向、不定速风载对机器人本体产生的各轴向阻力和扭矩仿真结果,明确了机器人主要优化部件和优化思路,得出了阻力系数优化的机器人本体优化外形和阻力面积优化的机器人本体优化外形,并完成了优化外形的仿真。根据仿真结果,得出了两个优化外形对机器人本体关键轴向阻力的优化率,其中阻力面积优化对关键轴向阻力的优化率达到了21.3%。为分析不同工况下机器人本体的振动特性,对机器人本体在不同工况下进行了模态分析,得出了对应工况下机器人本体结构的固有频率和模态振型;为模拟不定向、不定速风载对机器人本体的振动影响,对机器人本体在不同工况下进行了随机振动分析,得出了对应工况下机器人本体结构的各轴向最大变形值;选择优化率较高的优化外形,分别进行不同工况下机器人本体的模态分析和随机振动分析,结果表明优化率较高的优化外形在固有频率和轴向变形方面与优化前的外形相比均有一定优势。