随着机器人作业空间的狭小化和环境的复杂化,对机器人的灵活性以及复杂环境的穿越能力有着越来越高地要求。例如,在核环境和航空发动机内都存在狭窄且复杂的作业环境。传统的工业机械臂具有灵活性不足、运动空间要求高等问题。而连续型机器人则由于其细长的连续型柔性手臂和驱动机构后置等特点,具有在狭小环境灵活作业的潜在优势。本文以狭小空间作业环境为背景,研制一种柔索驱动的连续型机器人,主要从理论建模与运动控制方面开展研究,主要开展工作如下:1、柔索驱动连续型机器人的机械结构设计。根据机器人的功能指标与性能要求设计机器人驱动机构和柔性臂的机械结构。柔性臂部分采用十字铰链式关节串联而成,并在相邻关节单元中嵌入弹簧装置以平衡自重,有利于提高柔性臂的柔顺性。2、连续型机器人的运动学分析。针对当前连续型机器人的运动学逆解求解复杂、低效这一问题,提出了一种基于平面圆弧法的运动学建模方法。利用该方法在平面内拟合连续型机器人的弯曲运动形状,建立其运动学模型。在仿真软件对机器人末端执行器的位置和驱动线长度变化曲线进行仿真分析,验证该运动学模型的正确性。3、连续型机器人的动力学分析。针对复杂的柔性臂结构,通过对其合理的简化与解耦分析,在关节空间采用等效力矩的方法建立驱动力与关节力矩之间的映射关系,并运用传统的拉格朗日方程建立其动力学模型。最后,在工作空间内进行数值仿真,获得柔性臂的动力学特性。4、连续型机器人控制系统研发与原理样机研制。研发了连续型机器人多电机协调控制系统,根据系统的性能指标,对控制系统进行总体方案设计、电机选型和软硬件系统开发。在此基础上,完成样机的装配、调试和运动学实验,验证结构设计与控制系统设计的合理性、运动学模型的正确性以及逆运动学求解方法的有效性。通过对原理样机的测试与实验,表明了该连续型机器人具有良好的弯曲运动能力和狭小空间的运动灵活性。