重载搬运机器人具有大载荷、高效率、可适应特殊环境等优点，已经成为机器人应用研究领域的重点之一。在油缸活塞杆生产中，质量大、长度长等因素严重制约了其生产过程的自动化程度。本课题来源于企业委托项目，针对油缸活塞杆坯料生产线研制了重载搬运机器人，完成了重载搬运机器人的结构设计、力学性能分析、动态特性研究、刚柔耦合动态仿真分析、结构改进与样机制作等工作，具体内容如下：首先，分析了现有不同结构的搬运机器人，确定了搬运机器人的结构形式，对机器人进行了总体和关键部件设计，建立了重载搬运机器人三维模型，并对重载搬运机器人驱动电机进行了计算选型。利用Ansys软件完成了重载搬运机器人关键部件的静力校核以及重载搬运机器人在典型工况下的瞬态动力学分析，确保其结构具有足够的机械强度。其次，研究了重载搬运机器人的动态性能。利用Ansys分析了重载搬运机器人的动态特性，找出了结构的刚度薄弱点。并基于刚柔耦合多体动力学理论以及有限元法，利用Adams软件分别建立了重载搬运机器人的多刚体模型和刚柔耦合多体模型，对二者进行了典型工况下的动态仿真，对比仿真结果验证了刚柔耦合模型的有效性；通过分析仿真结果，对搬运机器人电机运动曲线进行了优化，完成了基于S加减速曲线的动态仿真分析，对比发现电机曲线优化后有效减轻了机器人加减速过程中的振动起伏。最后，对系统整体结构的刚度薄弱点进行了改进设计，由分析仿真结果确定了改进设计提高了搬运机器人的动态性能。并基于所设计的改进模型制作了重载搬运机器人样机，已投入生产线试运行。