减速器是机器人的核心零部件之一,具有减速增扭的作用。目前机器人常用的减速器是具有固定速比的谐波减速器和RV减速器,它们制作工艺复杂且价格昂贵,严重限制了机器人产业的快速发展。据研究,采用固定速比减速器的机器人关节会导致电机在工作时远达不到其峰值效率,进而难以发挥电机的最优性能;而可变速比的减速器能够使电机处于峰值效率附近工作,但现有变速器由于受速比范围、结构和重量等因素的影响,一直未被广泛应用于机器人传动系统。因此,本文面向机器人对减速技术和高效传动的需求,基于V带传动与行星轮系传动研究新型传动原理,基于嵌套结构设计紧凑无级变速装置,为机器人用新型减速器的研究提供有益探索和实践经验。首先,本文基于V带传动与行星轮系传动研究了新型传动原理,基于嵌套方法设计了无级变速器装置的紧凑结构,分析了影响该装置传动和变速的几何参数并确定其传动比变化范围。接着,本文建立了基于新型传动原理的动力学模型,对底座动反力、行星带轮约束反力以及行星架运动方程等动力学问题进行了分析。通过动力学仿真,验证了新型传动原理的正确性,讨论了恒定传动比时不同负载对传动效率的影响,分析了不同偏心距对输入扭矩的影响,讨论了恒定负载时不同传动比对传动效率的影响,并验证了底座动反力、行星带轮约束反力和行星架运动方程等动力学问题。然后,分析比较了不同的无级变速装置偏心布置方案与输出机构方案后,分别确定了基于偏心轴的偏心布置方案与销孔式输出机构方案,研制出手动变速样机,实验测试表明,该样机具备无级变速功能。最后,为了更好地适应机器人工作并为后期自适应无级变速研究打下基础,本文设计了基于液压驱动的速比调节样机,进行了偏心轴的静平衡优化和关键零件的有限元静力结构与模态仿真分析,研制并测试了液压驱动系统,根据样机装配过程中出现的问题开展了结构优化设计,制定了负载测试实验方案。