机器人作为一种机电一体式的自动化生产设备,能够改善劳动条件、提高生产效率、提升产品质量,因而被广泛地应用于生产和生活等各种领域。随着工业机器人技术的不断发展,码垛机器人作为一种搬运工具,是物流、搬运及码垛等行业中的关键设备,如何提高其控制精度和稳定性,已成为码垛机器人应用领域研究的热点问题,故针对码垛机器人的设计改进和性能研究便具有重要意义。四轴驱动串联型码垛机器人具有机身小、质量轻、动作灵活、工作空间大等优点,是工业应用中较为常见的类型。但此类型机器人是典型的柔性机构,在运动过程中会发生弹性变形,运动结束后柔性关节处存在残余振动,这会严重影响码垛机器人的定位精度和控制稳定性。本文以四轴驱动式串联型码垛机器人为对象,对其进行了运动学分析和残余振动抑制等研究。首先,根据国内外码垛机器人的结构特征,确定码垛机器人的整体设计方案。使用SolidWorks软件设计出码垛机器人的机构模型,并以该模型为基础加工出码垛机器人的本体样机;以机构本体为骨架,安装控制系统,搭建码垛机器人的实验平台。其次,对码垛机器人进行运动学分析。采用D-H方法建立码垛机器人的运动学模型,并通过连杆变换矩阵及运动学方程完成运动学正逆解计算;基于MATLAB软件对码垛机器人进行工作空间分析和运动学仿真;基于VC++6.0编程和OpenGL技术编写码垛机器人的三维可视化仿真软件,通过人机界面交互,实现码垛机器人的运动控制与实时仿真,即提供示教功能。最后,对码垛机器人进行残余振动抑制研究。利用拉格朗日函数推导出码垛机器人的动力学方程,并建立各驱动关节处的动力学模型;采用PID控制器实现对给定末端轨迹的跟踪控制;基于MATLAB软件对码垛机器人进行动力学计算;针对码垛机器人运动过程中各柔性关节处存在残余振动的问题,引进脉冲整形输入和最优整形输入两种抑制方法,并通过仿真与实验对脉冲整形输入的抑制效果进行验证。仿真与实验结果均表明脉冲整形输入能够很好的抑制残余振动,进而提高系统的控制精度和稳定性。