为了满足机器人对驱动装置的特殊需求,本文提出了一种新型结构和驱动原理的电机,即平动式啮合电机。平动式啮合电机是一种将电机本体和传动变速机构集成为一体的新型驱动装置,它通过电机定、转子间磁阻的变化将电能转化为机械动能。本文首先对课题研究意义进行了阐述；然后对机器人驱动电机研究现状和平动式啮合电机的基本工作原理和结构进行了介绍；针对当前已有的几种类型的平动式啮合电机存在的问题,提出了一种新型的平动式啮合电机结构,并对电机的磁极机构、平动约束机构和齿轮传动机构等进行了设计和分析仿真。本文建立了新型平动式啮合电机的等效磁路结构模型,并采用有限元方法建立了新型平动式啮合电机的三维有限元模型；分析仿真了电机磁极磁场的分布和特性；通过获得的不同转角下的磁化曲线簇和磁场力特性,建立了电机磁参数库；建立了新型平动式啮合电机的动态特性分析模型；利用电机磁参数库,在已建立的电机模型的基础上,采用解析方法分析了新型平动式啮合电机的动态特性。平动式啮合电机的结构和工作原理决定了该电机具有很强的非线性特性,其动态特性与传统的旋转式电机有着明显的不同。因此,本文为了解决平动式啮合电机系统控制的可靠性和稳定性,提出了将人工智能方法引入其控制系统的设计中。本文设计了一种基于神经网络的平动式啮合电机无位置传感器控制算法,以电机绕组电流和磁链作为神经网络系统的输入,转子位置作为神经网络系统的输出,通过训练确定神经网络系统的结构参数,建立了适合平动式啮合电机的神经网络系统；然后用训练好的神经网络在线估计电机转子位置,取代电机控制系统中的有位置传感器,简化了电机控制系统结构,提高了电机系统运行的可靠性。本文设计了一个模糊PID控制器,采用模糊逻辑方法对PID控制器参数进行实时自适应整定,实现了对平动式啮合电机的非线性控制。基于对平动式啮合电机的理论设计与分析仿真结果,本文研制了电机的原理样机,并研发了专用的电机驱动控制系统。平动式啮合电机的电机本体和传动变速机构高度集成,提高了电机的功率密度；减少了传动的中间环节,提高了传动效率,增加了电机驱动系统的可靠性；专用的驱动控制系统可有效降低电机的转矩脉动。原理样机试验表明新型平动式啮合电机的输出扭矩、功率密度、动态性能和转化效率都较先前的平动式啮合电机有了较大提升。本文的研究内容和试验结果可为今后的平动式啮合电机的优化设计提供一定的参考价值。