欠驱动机器人具有灵活性高、能耗低等优点,近年来已成为机器人研究领域的热点问题。但是目前对欠驱动机器人的研究主要是针对几种现有的典型的欠驱动机器人系统。随着科学研究的深入,设计和研究新型的欠驱动机构以满足实际应用的需求显得尤为重要。而对于较复杂结构的欠驱动机器人要实现高质量的控制,必须要基于被控对象的动态特性。机器人处于不同位形时,加于各关节的驱动力是时变的,并且可以由系统的动力学方程给以确定。因此,如何准确地建立机器人的动力学模型,从而实现对系统的精确控制,一直是机器人动力学研究者追求的目标。本论文以一种新型基于非完整约束的可控欠驱动机械臂为研究对象,将非完整力学与欠驱动机器人理论相结合,研究其动力学特性。依据欠驱动机器人系统动力学的相关原理,利用拉格朗日-达朗贝尔方程建立了摩擦圆盘运动传递机构的动力学模型。然后,通过在Matlab软件中编程对该模型进行仿真,通过改变机构的结构参数获得较好的力矩特性。结合非完整力学,应用广义坐标下的查浦雷金方程,建立了欠驱动机械臂的动力学模型。揭示了两驱动电机力矩与机械臂运动的关系。最后,利用Simulink仿真平台对该模型进行仿真,得出机械臂按预定路径运动时两个驱动电机需输入的力矩。通过仿真发现两个电机的转矩曲线和机械臂各关节的运动曲线都较为平缓,具有较好的动力学特性,可实现平稳运动。为验证所建立的动力学模型的正确性,对欠驱动机械臂的运动进行了实验研究。在实验过程中,用仿真得到的两个电机的驱动力矩控制电机转动,并采集机械臂的关节运动角位移,与给定的运动路径相对比。最后,对实验结果及产生误差的原因进行了分析。验证了动力学模型的正确性,同时也说明了机械臂确实是可控的。综上所述,本论文将理论推导和实验验证相结合,研究了一类具有一阶非完整约束的欠驱动机械臂的动力学特性,对非完整力学与欠驱动机器人两个领域相结合进行了探索。该课题研究将有效地拓宽欠驱动机器人的研究领域。