随着飞速发展的社会对自动化需求的不断提高,机器人得到了巨大的发展以满足在特殊环境场合下的应用需求,能够在强电磁场、高空、超高压输电线路环境进行维护检修作业的巡检机器人正是其中的代表。特殊环境下作业的机器人既需要满足移动、越障、作业等性能要求,还要能够适应复杂的外部环境,并完成合理的机器人行为规划。本文提出的基于变胞原理设计的行星轮式巡检机器人变胞移动机构具有越障性能强,行走速度快,稳定性好,重量小续航能力强等特点,同时可以完善变胞机构的理论,为应用变胞机构解决同类工程问题提供新思路,研究出这样一款机器人对电力行业乃至国家安全生产都具有重大的意义。本文提出了一种新型的行星轮式巡检机器人变胞移动机构,论文主要内容包括机构综合设计、运动学及动力学分析、越障性能分析、移动机构构态分析、三维软件结构建模以及虚拟样机工作仿真分析。首先,介绍了机器人机构设计及其越障原理。通过分析传统轮式移动机器人越障性能差、爬坡越障过程稳定性低的缺点,基于变胞原理,提出了一种新型的行星轮式巡检机器人变胞移动机构,并详细介绍了其构型和工作原理。其次,建立了机器人运动学模型并进行数值仿真分析。通过对巡检机器人运动模型进行合理的假设与简化,将巡检机器人跨越障碍的过程划分为四个不同阶段,并分别建立了不同阶段的机器人运动学模型,通过对模型的分析与求解,得到不同阶段的轨迹方程、速度方程以及加速度方程,并进行Matlab数值仿真分析,通过数值仿真曲线可以得到,仿真分析结果与越障理论分析结论一致。接下来,对机器人的越障性能及爬坡性能进行了深入的分析。分别对传统轮式巡检机器人、行星轮式巡检机器人越障和爬坡性能进行了对比分析,对机器人变胞移动机构建立了准静态力学模型,研究了行走轮半径、越障高度及输电线路坡度角之间的关系,并分析了影响行星轮式移动机器人爬坡性能因素,提出了改进措施。然后,建立了变胞移动机构运动循环图并对其构态变换进行分析。针对本文所分析的巡检机器人行星轮式变胞移动机构,分析了其构态变换过程,并根据机器人越障过程中机构构态的变换建立了机构运动循环图。通过邻接矩阵法分别得到了机器人不同构态下的机构拓扑图和邻接矩阵,具体地描述了机器人变胞移动机构在变胞过程中各构件的邻接特性变化以及构态变换过程。最后,对移动机构进行了动态仿真分析及关键零部件有限元分析。在Solidworks中对机器人机构进行三维建模,并在Adams软件中对机器人进行工作仿真,得出相应运动学及力学参数图解,与理论分析结果相符。对机器人关键零部件进行有限元分析,验证了零件结构设计的安全性与合理性。