磁流变液机器人(Magnetorheological fluid robot,MRF robot)是以磁流变液为磁控对象,利用磁流变液的磁化特性设计的球形磁控机器人。机器人具有结构简单、对外部磁场响应迅速、质量轻盈且可控性强等优点,在体内靶向送药、治疗等医学领域具有巨大的应用潜力。针对磁流变液机器人运动机理未知、控制复杂等问题,本文从以下几个方面开展研究:(1)阐述了磁流变液的磁化特性,提出了基于磁力矩和梯度磁场力驱动方式的两种磁流变液机器人设计方案,对两种设计方案进行仿真分析并确定磁力矩驱动方式的机器人为最终设计方案;从动力学特性和磁力矩力学模型探究磁流变液机器人的运动机理。(2)介绍了亥姆霍兹线圈基本理论和旋转磁场的产生原理,求解三维亥姆霍兹线圈的设计参数,进行线圈模型的有限元仿真分析,加工线圈实物并利用高斯计对其性能进行检测,基于图像处理提出磁流变液机器人运动速度检测方法,开展机器人运动实验。(3)基于磁流变液机器人运动速度控制的特点,提出了PID控制策略并运用常规PID、灰狼优化算法PID和改进灰狼优化算法对PID控制器进行参数整定;对控制器进行单位阶跃响应仿真分析,仿真结果显示:相较于常规PID和灰狼算法优化PID,改进灰狼算法优化PID控制器响应速度更快,到达目标状态时间更短且无超调量,具有更好的控制性能。(4)搭建了磁流变液机器人运动控制实验台,介绍实验台的硬件构成并利用LabVIEW设计上位机;开展了磁流变液机器人运动速度稳定性控制实验,实验结果显示:相较于常规PID和灰狼算法优化PID,改进灰狼算法优化PID控制器拥有更好的控制效果。该论文有图52幅,表6个,参考文献93篇。