中文摘要：

大规模晶格式系统是自重构机器人的主要发展方向，经典的大规模晶格式系统通常是静态结构件，整体难以运动是阻碍自重构机器人发展的主要障碍。受软体生物变形运动原理的启发，本项目提出一种通过局部晶格畸变来实现自重构机器人整体运动及变形的理论和方法，可以使大规模晶格式系统获得整体运动能力。研究采用理论建模、仿真、功能样机实验三者相结合的方式（1）解决晶格可畸变式自重构机器人的基本模块与局部功能器官的实现问题，包括模块的结构设计和连接方式问题；（2）建立晶格可畸变式系统的结构力学和动力学分析模型，解决大规模系统的结构强度和运动稳定性问题；（3）建立晶格可畸变式系统从功能器官到基本模块的分层运动控制算法，实现机器人整体的协调运动和变形。本项目将初步建立完整的晶格畸变致动的自重构机器人的设计理论和构造方法。

结论摘要：

大规模晶格式自重构机器人系统的可运行性问题是自重构机器人发展的主要障碍。受软体生物变形运动原理的启发，本项目提出一种通过局部晶格畸变来实现自重构机器人整体运动及变形的理论和方法，可以使大规模晶格式系统获得整体运动能力。本项目根据研究计划进行了5个方面的研究（1）对晶格拓扑构形和晶格畸变的结构参数进行了深入研究，并在此基础上研究了由局部畸变实现整体运动的运动学原理，初步建立了自重构机器人的晶格畸变致动理论；（2）以最具普遍意义和简单合理性的立方晶格结构为对象，开展了基本模块的结构设计研究，根据晶格畸变的实现形式对模块的结构、运动副、对称性等原理分别进行了研究并设计了一种可以实现立方晶格畸变的模块LDSBot，设计过程中所遇到的一些机构问题和模块控制问题，参考了美国SuperBot模块的设计经验并做了创造性改进，申请了发明专利；（3）研究了自重构机器人可运动构形的运动步态及动力学，以蛇形、四足、六足等构形机器人的运动步态及动力学模型为例，研究了从局部到整体的运动原理和控制方法，为自重构机器人的模块设计提供了参数依据。（4）研究了局部晶格拓扑结构力学和二维晶格在畸变情况下的可达工作空间，其中二维结构力学模型在平整机中得到应用，可达空间模型在定位操作空间的机械手中得到应用。（5）开发了第一代功能样机系统对模块设计中涉及的结构强度、运动控制、变形规划等问题进行了实验验证。晶格畸变理论的研究成果不仅用于解决晶格式自重构机器人的可运动性问题和构造问题，而且可用于解决其它类晶格畸变结构的机器机构结构力学、运动学和动力学问题。