国内外现有的重载机器人，价格均昂贵且货期长，无法满足重载搬运领域的需求，制约了行业的发展。为了实现核心技术自主可控，在减少自重和成本的同时增大工作负载一直是国内重载机器人领域着重关注的一项核心技术。水平关节重载搬运机器人由于其结构简单，成本低，生产周期短等特点，具有良好的市场前景。目前市场对水平关节重载机器人的需求比较大，研发水平关节重载机器人具有重要的意义和价值。本项目主要针对大臂展重载水平关节机器人开展设计研究。

本项目的目标是设计一款四自由度的大臂展重载水平关节机器人。机器人末端工作空间为圆柱形状，能够搬运物体并绕竖直转动轴实现360度旋转。其臂展为2米，负载能力为500千克，沿竖直方向的最大移动速度为15米/分钟，旋转轴的最大速度为30转/分钟。该机器人需具备1毫米的重复定位精度，并且在保证优良的强度和刚度的同时，尽量降低本体重量和伺服电机功率。此外，还需要具备较好的经济性和简单的加工工艺，以实现高效生产和成本效益。

在机构设计上，建立完整三维模型、动力学和运动学仿真模型，使用仿真模型计算各关节驱动力和驱动载荷并据此选择合适的驱动单元，并对整体机器人设计可行性进行校验。在结构设计上，对关键零部件进行详细的有限元分析、拓扑优化和基于响应面法的尺寸优化，使整体在具有高强度、高刚度的情况下，实现轻量化的目的。在控制设计上，建立了机械臂的运动学和动力学模型并进行了详细的分析，采用多项式插值的方法和DDPG进行机器人的轨迹规划，仿真研究和实现了机械臂的模型预测控制和PID控制