中文摘要：

欠驱动机器人驱动器数量少，具有结构简单、重量轻、能耗低、对环境有自适应性、能实现高灵活度和高机动度等优点，因此在空间站机械手、各种仿生机器人、结构要求紧凑、无法安排驱动装置机器人多指手等应用领域有着广阔的前景。本课题基于动力耦合驱动原理，研究具有储能被动关节的空间欠驱动机器人动力学综合与运动控制问题。其中的被动关节是具有储能阻尼元件的空间并联机构即空间复合铰链。如何综合出所需的储能空间被动关节，和能实现所期望轨迹的欠驱动机器人是本课题研究的首要问题；控制这种欠驱动机器人实现所期望的空间运动轨迹也是本项目研究的重点内容。基于理论研究，本课题将研制一台以空间少自由度并联机构为单元的，能实现水平、垂直和伸缩等空间综合运动的欠驱动仿蛇机器人。

结论摘要：

本项目研究了具有储能被动关节的欠驱动机器人的弹性动力学耦合特征，提出了基于弹性动力耦合原理设计具有储能被动关节欠驱动机器人的基础理论。首先研究了弹性储能复合铰链弹性动力耦合特征并建立动力学模型。其次通过虚设动力机构建立了具有储能阻尼被动关节的空间欠驱动机器人动力模型和二阶非完整约束方程。进一步研究了在给定主动输入时的弹性动力耦合特征；构件运动学、动力学参数、弹性储能关节特性参数及环境约束对此欠驱动机器人运动的影响规律。基于上述综合理论研制了一台具有弹性储能被动关节，能实现水平、垂直和伸缩运动的高冗余度空间欠驱动仿蛇机器人实验样机。此外又将该弹性储能欠驱动空间并联机器人机构运动学、动力学理论用于康复工程领域，创新设计出多种足关节康复机器人；用于大型六维力传感器的结构优化，创新设计出一种大量程六维测力平台和一种基于空间并联机构的六维振动传感器。本项目的完成为这类具有储能被动关节的欠驱动机器人系统进一步应用提供了理论基础和设计参考。完成专著一部、发表论文13篇；在国际会议上做特邀报告；与前期的研究结合获得两项部省级科技奖；培养博士生2人硕士生4人。