本课题的研究内容是围绕国家自然科学基金项目“面向核电RCV的机器人自适应机理与高效作业方法研究”(61473113)展开的。高效高可靠性是决定核电站机器人性能的直接因素。本项目以核电站一回路中化学和容积控制系统(RCV)的放射性过滤器更换作业为背景,研制一台适用于更换放射性过滤器的移动平台,重点研究核电站机器人的自适应机理与对复杂环境的适应性问题。本研究的主要工作与创新性成果包括:1.以核电站RCV过滤器更换机器人的作业环境入手,提出一种适应其作业环境的新型轮-履复合式被动自适应机器人移动平台,探索其被动自适应机构机理;完成了机器人的结构设计、三维模型建立以及传动系统的设计;研究了机器人的被动自适应运动特性。2.用理论分析的方法对影响机器人运动能力的结构参数进行了研究。首先建立机器人结构的数学模型;对履带支撑机构各构件的运动关系、尺寸参数进行分析,并以履带变形量作为目标函数对各尺寸参数进行优化,并对所得结果进行了仿真和实验验证;对从动车轮、驱动后轮结构与地面的运动关系进行研究,确定了车轮的参数,对两轮的运动进行仿真并得出了机器人模式转换的临界状态;研究了变形复位机构的变形特性,对机器人两个状态进行受力分析得出了弹簧的最小设计预拉伸力,并据此得出了一组弹簧参数。3.用标准动态能量稳定锥方法分析了机器人移动平台的动态稳定性,并在此基础上分析了机器人翻越台阶、上下坡、翻越沟槽的能力;根据作业环境的防辐射要求,进行了样机的制作,并对其运动模式的转换、履带的变形、复位机构的复位能力进行了验证。综上,本文基于被动自适应原理提出了一种轮-履复合式机器人移动平台,能够适应核电站作业现场的环境,通过理论分析、参数仿真、实验验证等方法对其机构进行了研究,并验证了此结构和参数的合理性与可行性。