机器人具有各类不同的驱动方式,滚动机器人由于其紧凑性好、地形和环境适应性强等优势,在机器人的某些应用领域占有重要地位。现有滚动机器人采用外置的电源或气源驱动,限制了滚动机器人的运动场景和活动范围。本文的主要研究成果如下:(1)依据自驱动滚动原理设计和制作了一种化学反应自驱动滚动机器人,通过化学反应产生气体推动反应液在机器人的多个腔体内进行循环流动,改变机器人的重心从而实现滚动。(2)分析滚动机器人实现自驱动的参数和条件,获得最低液位线、最高液位线与重力阀开闭角度之间的关系,并依据液位对机器人扭矩进行了分析,依据机器人结构和反应原理进行了运动学分析,使用拉格朗日法进行了动力学分析。(3)滚动机器人的关键部件是重力阀,机器人通过重力阀在不同的角度实现周期性的开闭用于控制气流。设计和制作了三种不同结构的重力阀,A类重力阀:基于瓣膜接触的重力阀;B类重力阀:基于变径通道内铜珠位置变化的重力阀;C类重力阀:基于软管弯折的重力阀。(4)制作了一套重力阀测试装置用于测量重力阀在不同角度下所能通过的流量。通过模型分析、Abaqus有限元分析和实验测试等方法获得了三种重力阀的特性,依据其特性不同,适应场合也不同。自驱动滚动机器人选用B类重力阀。(5)使用3D 打印等成型方法制作滚动机器人,实验测得其最高滚动速度约为2°/s,验证了该种化学反应自驱动滚动机器人的可行性,为化学反应自驱动在机器人领域的应用提供一种新的思路。