微小型机器人具有小体积、高柔性、低成本等优点,在表面检测、微机电系统组装、微外科手术、生物工程、光学工程等领域有着广阔的应用前景。微小型机器人的特点及精密作业任务的需求通常要求其移动机构必须具备结构简单、运动分辨力高、运动速度快等特点,而现有的微小型机器人移动机构大都难以同时兼顾以上三个方面的要求。针对精密作业微小型机器人移动机构存在的以上问题,提出一种碰撞-粘滑复合驱动的新型移动机构。该机构由一体化的基体和柔性驱动足组成,结构简单,无传动副,易于小型化;该机构可以采用粘滑驱动原理实现小于1μm的较高的运动分辨力;也可以采用碰撞力驱动原理实现大于200mm/s的较高运动速度。在保证结构简单的同时解决了高运动分辨力与高运动速度之间的矛盾。本文提出的移动机构其基本单元是柔性足,机构将利用柔性足的弹性变形和振动实现运动。在行走表面的约束作用下,柔性足在振动的同时会与行走表面发生碰撞,基体、柔性足与行走表面构成了一个碰撞振动系统。首先,基于模态分析结果与模态叠加理论,对高阶振动模态进行截断,针对低阶模态的振型与频率构造了柔性足的多刚体有限自由度模型,实现了对无限自由度碰撞振动系统的降维处理。然后,基于Hertz接触理论与Coulomb摩擦理论建立了柔性足与行走表面的碰撞模型,搭建实验系统测量了碰撞引起的柔性足运动参数的变化,结合参数分析与综合,对碰撞模型参数进行了辨识。粘滑驱动原理主要依靠机构动作的快、慢交替,切换机构与行走表面间的滑移、粘滞状态,实现高分辨力的运动。将粘滑驱动过程分解为粘滞阶段与振动滑移阶段,对它们分别进行静力学分析与瞬态动力学分析。采用数值仿真的方法研究了机构振动与摩擦力之间的耦合关系,得到了不同驱动电压下的运动分辨力。在一定频率的正弦信号激励下,系统进入谐振状态。柔性足在振动的同时与行走表面发生碰撞并驱动机构快速运动。研究了柔性足的运动状态,发现了随足端振幅增大、系统由拟周期运动过渡到混沌的过程。选取碰撞截面建立系统的庞加莱映射,通过研究庞加莱截面上点的分布规律揭示了基于概率统计规律的碰撞力驱动原理。研制了移动机构的实验样机,该机构尺寸为70mm×35mm×15mm,重量为3克。搭建了实验系统,并对机构的运动性能进行了测试。采用粘滑驱动原理,该机构可以实现0.88μm的运动分辨力,分辨力随驱动电压的变化趋势与理论分析结果基本吻合,证实了分析的有效性。采用碰撞力驱动原理,机构可以实现280mm/s的运动速度,当激励频率为4.05KHz时出现速度峰值,与理论分析结果基本吻合,碰撞时间测量结果证明柔性足的运动具有混沌特性。