随着我国经济和社会自动化进程发展加快,机器人发展也进入快车道。仿生眼作为智能机器人的核心部件和技术之一,对其进行研究从深度和广度上都会拓宽机器人的发展空间。本文对智能机器人用仿生眼两自由度电机本体及其驱动控制系统进行研究,具有理论意义和重要实用价值。本文的主要内容如下:第一部分,阐述了本课题的研究背景与研究意义,介绍了仿生眼、多自由度电机、适于仿生眼驱动的步进电机的国内外研究现状,明确了本课题仿生眼驱动用两自由度混合式步进电机所采用的方案及本论文的主要研究内容。第二部分,在介绍步进电机的结构、原理、分类等基础上,针对仿生眼驱动要求,提出了组合式垂直结构两自由度步进电机的结构型式,并对不同垂直结构两自由度步进电机进行性能对比、优劣势分析。第三部分,提出适用于仿生眼驱动的一体化新型球形结构两自由度混合式步进电机结构并进行相应分析研究。首先对新型电机的结构、原理及一体化数学模型进行探讨,建立磁路模型并进行分析计算:然后鉴于该种电机复杂的铁心结构,提出采用软磁复合材料作为该种电机的导磁材料,对基于软磁复合材料和叠压硅钢材料的新型电机进行了三维磁场分析计算研究及磁密云图、输出转矩、保持转矩等方面的对比研究。第四部分,分析研究新型球形结构两自由度混合式步进电机的电磁耦合问题及其二维等效磁路分析方法。首先分析了电磁耦合对该种电机运行性能的影响,提出改变定转子铁心及永磁体结构,以此削弱子电机间电磁耦合的方法;然后提出新型电机的二维等效模型分析方法,通过有限元仿真以及实验样机进行空载反电动势实验比较,验证了此方法的可行性。第五部分,分析步进电机传统的驱动控制方法,针对仿生眼两自由度混合式步进电机进行驱动控制系统的软件及硬件设计,试制仿生眼一体化系统平台,并对设计的步进电机驱动控制系统进行电流细分测试、电机运转精度实验及仿生眼一体化平台目标跟踪测试,实验验证控制驱动系统具备良好性能。最后,全文总结与展望。