将工业机器人应用于切削加工领域是工业机器人应用发展的重要趋势。本文就工业机器人刚度不足导致末端受力变形过大，无法满足机械加工要求的现状，分析了机器人的刚度，提出了机器人连杆变形的递推公式，建立了工业机器人的刚度模型，并基于刚度模型讨论工业机器人结构优化设计。　　(1)以MOTOMAN UP50工业机器人为研究对象，采用D-H方法推导了其运动学方程，并求解了运动学逆解。并针对工业现场中，在缺乏工业机器人技术参数的前提下，讨论了建立工业机器人运动学模型的方法，提出了工业机器人运动学逆向建模方法。　　(2)分别以矢量法和微分变换法推导了6自由度垂直关节机器人的雅克比，并在此基础上，求解了机器人末端加速度与各关节运动的关系。分析连杆的运动，推导了连杆运动的递推公式，并采用牛顿欧拉递推算法推导了工业机器人的动力学方程。　　(3)分析关节刚度对末端变形的影响，在连杆刚性的假设下，忽略连杆惯性力及重力影响，利用微分运动关系及力雅克比直接推导了末端的柔度矩阵。进一步分析柔度矩阵，提出机器人力—位移、力—角位移、力矩—位移、力矩—角位移‘刚度椭球’，来表述机器人末端的刚度特性。　　(4)分析臂杆刚度对末端的影响，在臂杆刚度已知的假设下，基于动力学逆问题递推算法，提出了机器人末端变形的递推算法，并基于递推算法建立工业机器人刚度模型，为机器人刚度分析提供了一种新的建模方法。　　(5)基于刚度模型，讨论工业机器人结构优化设计方法，为开发用于切削加工领域的机器人提供了一种参考方法。