汽车驾驶机器人是一种无需对现有车辆结构进行改装,可无损安装在不同车型的驾驶室内,替代驾驶员进行自动驾驶的智能化机器人。本文在前三代DNC系列驾驶机器人实物样机的研究基础上,针对DNC-4电磁直驱汽车驾驶机器人进行了结构动力学拓扑优化探索性研究。本文首先对换挡机械手及驾驶机械腿的结构及工作原理进行了分析,在分析了不同驱动方式优缺点的基础上,选择了合适的直线电机作为驱动装置,确定了电磁直驱汽车驾驶机器人的系统总体结构,并建立了总体结构的三维模型。接着通过对电磁直驱汽车驾驶机器人换挡机械手及驾驶机械腿进行了运动学及动力学分析与建模,确定了换挡机械手及驾驶机械腿末端与结构驱动端之间位移、速度、加速度的关系,并以此为依据,建立了电磁直驱汽车驾驶机器人虚拟样机驱动函数,使得机械手能够按照要求完成选换挡,机械腿能够实现制动、离合、加速功能。然后对电磁直驱汽车驾驶机器人进行了运动学与动力学仿真,验证了机构运动学与动力学分析的正确性及方案的可行性;在满足驾驶机器人各项性能指标的要求下,得到了执行机构关节间相互作用力,为有限元分析及结构拓扑优化打下基础。最后为了得到质量轻、抗振性强的汽车驾驶机器人,对结构进行了有限元分析及结构拓扑优化。对驾驶机器人模态及外界激励进行了分析,分析了驾驶机器人在不同频率下的振动效果,得到了驾驶机器人需要规避的频率;对换挡机械手进行了结构拓扑优化,降低了驾驶机器人的质量,提高了一阶固有频率,增强了驾驶机器人的抗振能力。