2020年始伊,新冠疫情的全球蔓延,服务机器人在本次疫情中发挥了其特殊的作用。送餐机器人、消毒机器人和检测机器人等各种类别的服务机器人在本次疫情中所展现的优秀服务能力,让人们看到了它们巨大的经济价值和社会价值,对服务机器人行业的快速发展起到了强有力的促进作用。服务机器人的发展趋势是进入大众生活的各个角落,以家庭为单位的服务机器人会逐渐普及。居家环境一般都比较紧凑,空间有限,基于此本文设计了一款可伸缩家庭服务机器人,该机器人力求体积小,能适合一般家庭的家居环境,并且很好的发挥其该有的功能。可伸缩家庭服务机器人在不工作时可以进行机体的缩小,其躯干可收缩30%,手臂可收缩16%,这样减少家庭环境下的占用空间。文中对可伸缩家庭服务机器人进行合理的结构设计、运动学分析、动力学分析与仿真研究,最后进行了居家环境下的导航规划和仿真实验。首先对可伸缩家庭服务机器人进行结构设计。给出机器人的整体结构组成并分配各个部分的自由度。对底盘结构进行比较选择,确定并完成差速轮底盘结构设计。躯干采用滚珠丝杠的伸缩方式,一个主动轮带动两个从动轮并且将力量放大两倍。手臂具有6个自由度,伸缩自由度通过齿轮齿条方式实现,内置电机带动齿轮推动齿条进行收缩。旋转底架的应力应变分析论述了这部分设计的合理性。然后在可伸缩家庭服务机器人结构设计的基础上,分析机器人运动学。利用标准D-H法对机器人手臂进行运动学建模,完成正运动学分析得到手臂相对于肩部的位姿矩阵,通过逆运动学分析得到已知位姿下各个关节角度逆解。建立Mtalab运动学仿真模型,通过仿真验证了上述正逆运动学理论分析的正确性。通过轨迹规划分析整个手臂各个关节运动的平稳性和合理性;在空间坐标系中分析手臂末端执行器的轨迹,得到其位移轨迹图。分析手臂可达到的工作空间,得到三维空间内的点云图,明确手臂的工作范围。对机器人底盘正逆运动学进行分析,研究机器人转弯半径和驱动电机角速度的关系。接着在可伸缩家庭服务机器人结构设计和运动学分析的基础上,对机器人进行手臂动力学和工作稳定性分析。采用拉格朗日动力学分析方法建立手臂动力学理论分析模型,得到手臂各个关节理论计算公式。将三维结构设计模型导入ADAMS仿真平台,进行了移动过程中机器人处于无负载、500g负载肘部90度弯曲和500g负载大臂转动三种状态下的模拟仿真,得到了这三种状态下所调用关节的力矩曲线图,验证第二章对电机的选型正确性。对可伸缩家庭服务机器人进行静态和动态稳定性分析,并考核其负载情况下的稳定性。最后在上述设计的基础上对可伸缩家庭服务机器人进行了硬件系统设计和导航规划研究。机器人硬件系统包括上位机和下位机,系统中激光雷达将用于后续机器人的导航仿真的地图绘制。采用Gazebo软件设计四室一厅的家庭模拟环境,在其中搭建可伸缩家庭服务机器人简化模型,在基于栅格地图的基础上利用A*算法实现全局的路径规划,采用动态窗口法（DWA）实现局部路径规划,添加激光雷达完成对仿真环境导航地图的测绘。利用获得的导航地图,实现初始点到目标地区的导航仿真实验。