移动机器人应用日益广泛,在许多复杂的环境下执行着人力不可能完成的任务。续航能力差的问题,一定程度上限制了移动机器人技术的发展和应用。移动机器人的运动能耗问题即机器人运动规划问题,正成为一个研究热点。闭链弓形五连杆作为一种新型的翻滚式移动机器人,多个关节中存在粘滞摩擦,导致其续航能力降低。本文在对闭链弓形五连杆进行运动学和动力学分析的基础之上,重点研究了闭链弓形五连杆沿直线加速翻滚运动过程中的轨迹规划问题、修正梯形加速度曲线最大翻滚加速度对系统总能耗的影响以及系统势能变化策略对系统总能耗的影响等问题。具体研究内容如下:首先详细介绍了闭链弓形五连杆的机械结构和工作原理,借助矢量法建立其直线翻滚运动学模型,分析了主动关节角运动空间和系统总质心运动空间。在此基础上,考虑关节中的粘滞摩擦,建立了机器人动力学模型,推导出含耗散函数的拉格朗日方程,为后续对闭链弓形五连杆进行直线加速翻滚运动轨迹规划和运动能耗分析奠定了基础。其次,在闭链弓形五连杆的直线翻滚运动轨迹规划研究中,分别采用恒势能和变势能翻滚策略建立了恒势能和变势能等效翻滚运动模型,利用可调整最大翻滚加速度的修正梯形加速度曲线对系统翻滚角进行加速度规划,通过数值方法进行运动学反解得到主动关节轨迹离散序列,借助三次样条函数对该序列进行插值得到主动关节轨迹函数。在此基础上,运用考虑关节摩擦影响的动力学方程求动力学逆解得到关节驱动力矩,进而计算系统总能耗。通过数值计算分析了恒势能和变势能翻滚策略下最大翻滚加速度对系统总能耗的影响规律,得到了基于能耗最优的最大翻滚加速度和主动关节运动轨迹。最后,使用ADAMS软件建立了闭链弓形五连杆虚拟样机,在直线加速翻滚运动仿真实验中通过对比系统翻滚角运动轨迹、主动关节驱动力矩、主动关节驱动功率的理论结果和仿真结果,验证了上述理论分析的正确性。