应用了工业机器人的生产线（以下简称工业机器人生产线或机器人生产线）在设计完成后由于生产目标的变化,需要进行优化调整以适应新的生产要求,其中主要的优化内容包括生产线的平衡优化、工作单元的布局优化和能耗优化。针对上述三种优化内容,本文进行以下研究:研究基于NSGA-II算法的机器人生产线多目标平衡方法。基于第一类和第三类生产线平衡问题建立机器人生产线多目标平衡问题的数学模型。以NSGA-II算法为基础,针对工序分配方案的表达问题,设计了用于算法的染色体编译码规则;针对随机分配工序会导致染色体因不符合工艺约束约束导致早夭,影响算法进行的问题,基于工艺约束设计了种群初始化方法以及染色体交叉变异方法。最后通过Jackson算例对该算法进行有效性验证。研究基于效率和能耗约束的机器人工作单元布局优化方法。分析机器人在工作单元中的作业效率与能耗的量化问题,以机器人在工作单元中的位置和朝向为变量,以前三关节中转角除以平均速度的最大值表征作业效率,以机器人的关节能耗总和来计算机器人的作业能耗。以机器人的作业效率和能耗为优化目标,建立机器人工作单元布局优化算法框架。最后在某一轴类零件加工单元（以下简称为X工作单元）上验证了算法的优化效果。研究基于作业时间调整的机器人工作单元能耗优化方法。分析机器人在生产过程中的不同状态以及能耗,基于关节能耗模型建立机器人作业阶段能耗评估模型;从压缩机器人空闲时间的角度,以机器人在工作单元中各个工序上的作业时间为变量,建立了工业机器人工作单元能耗优化算法框架。最后在X工作单元上验证了算法的优化效果。在D公司DG15产线及其中的自动贴脚垫&logo工作单元上进行算法应用测试。介绍了DG15产线以及自动贴脚垫&logo单元,应用提出的三个算法对产线及工作单元进行应用测试,并与现有的方案进行效果对比,验证了本文优化算法在平衡、布局和能耗上的优化效果。