机器人以其广泛应用以及与人类的互动能力,已成为最重要的机械系统之一。越来越多的机器人被要求能够在复杂的环境中工作,这增加了机器人失效的风险。为了延长机器人的寿命,除了提高机器人在复杂环境中的适应能力外,还需要它在受损后具有一定程度的自我修复能力。这种具有一定自我修复能力的机器人被称为弹复性机器人。本课题在弹复性机器人的模块设计、仿真分析和自修复动作规划方面进行了研究,主要内容如下:(1)基于公理化设计理论,设计了新型弹复性机器人模块。公理化设计理论为本课题的设计过程提供了系统和科学化的理论基础。本课题从修复方案和工作原理两个角度对弹复性机器人模块进行公理化分析与设计,得出功能需求独立的设计矩阵。在设计矩阵的基础上,对弹复性机器人模块的对接系统、驱动系统、监控系统、控制系统、供电系统及欠驱动功能进行了具体设计。利用3D打印技术,制作了弹复性机器人模块样机。以PC为上位机,Arduino Nano单片机为下位机,搭建了弹复性机器人系统实验平台。(2)基于D-H参数法,对弹复性机器人的机械臂进行正运动学和逆运动学分析,并利用MATLAB软件进行仿真。D-H参数法是对机器人连杆和关节进行建模的标准方法。本课题以弹复性机器人的一个6关节机械臂为例,运用D-H参数法建模,进行正运动学和逆运动学分析,得出相应方程。利用MATLAB软件中的Robotics Toolbox和Spacar插件,对该6关节机械臂进行仿真,验证了弹复性机器人的设计合理性。(3)基于降维的策略,对弹复性机器人的自修复过程进行动作规划。将弹复性机器人的拓扑结构从三维空间内变换到平面内,以简化自修复过程;以弹复性蛇形机器人和弹复性人形机器人为例,对其自修复过程进行动作规划;编制了弹复性蛇形机器人的具体自修复程序。