张拉整体结构具有质量轻、承载能力强、抗冲击等特点,正是由于这些特点,人们对张拉整体结构的研究不断的深入,张拉整体结构的应用也从雕塑作品到建筑结构再到现在的航天领域,可以说张拉整体结构的研究已经成为一个热点,引起了大量学者的广泛关注。本文以球型张拉整体机器人为研究对象,研究内容主要包括结构的几何构型、结构的节点位移、结构的稳定性、结构的静力学和动力学分析、机器人的运动仿真、试验样机的调试等几个方面,具体内容如下:首先对球型张拉整体结构的几何构型进行详细的分析,利用节点分层法建立结构的节点矩阵,将节点坐标参数化表示,用连接矩阵建立节点矩阵和各构件之间的联系。根据节点之间的平衡力关系,建立节点平衡方程,推导出杆长和杆间距的关系,运用几何关系计算出杆长和索长之间的关系,之后利用两点间的距离公式分别推导出单元内扭转角和单元间扭转角的大小,实现了球型张拉整体机器人各构件之间参数化表示方法,完成了球型张拉整体结构的数学建模。对球型张拉整体机器人进行静力学和动力学分析。对球型张拉整体结构建立静力学平衡方程,利用平衡矩阵分析法和SVD分解法对结构的静力学稳定性进行分析,判断球型张拉整体结构的类型。建立系统的拉格朗日方程,为机器人的动力学分析提供理论基础,同时以方便后期对球型张拉整体机器人的运动仿真的求解。建立球型张拉整体结构模型,验证结构的静力学稳定性和变形稳定性。对机器人进行运动仿真分析。选定球型张拉整体机器人的驱动方式,分析机器人外部载荷与构件参数之间的关系。建立机器人的仿真模型,设定结构参数并对机器人进行仿真分析,将机器人的整体运动步骤进行分解,分析每一步运动的杆长变化、弹簧受力变化、着地点变化。球型张拉整体机器人样机的设计与实验。机器人的设计过程主要包括弹簧的选用、直线电机的选用、控制器的设计。分析机器人着地三角形的种类,测试机器人翻滚临界点。对机器人的运动步态进行分析,根据仿真实验的结果,设定机器人的驱动器顺序,规划机器人行走路线,测定一个运动循环过程中,机器人整体的行走速度。