在群体机器人研究、搜寻搜救、工业检测等多种应用领域,一个成本低、运行快、体积小、易制造的微型机器人可以发挥巨大作用。但是,目前已有的微型机器人受到驱动器、供能方式等方面的限制,往往成本高昂,运行速度低,制造流程复杂,难以达到大规模使用的目标。针对这些局限性,本文研究了一种以单一振动电机作为动力来源的、欠驱动的微型群体机器人平台。本文重点对欠驱动微型群体机器人的硬件结构、数学模型、轨迹拟合方法、仿真及实验结果等方面进行了研究,具体内容有:(1)通过挑选市面上已有的简单零部件,本课题设计出了一个厘米级别的,由单一振动电机驱动的微型机器人。该机器人仅由一个微型振动电机、一块微型锂电池、一个带有传感器的微型控制板,以及塑料外壳等四个部分拼接而成。创新的驱动方案使机器人的硬件成本较同类研究下降53%,装配时间大幅缩短,运行速度提高至2 cm/s。(2)课题研究了机器人在欠驱动的情况下,在二维空间内运动的机理。发现微型振动电机产生的离心力会在机器人与地面的接触点上产生推力和力矩,分别使机器人产生周期性平移和旋转运动,从而使机器人在水平面上的轨迹为圆形。通过建立运动学和动力学模型,分析了机器人的受力情况。使用迭代计算的方法,预测了机器人的运行轨迹,分析了各参数对机器人运行的影响,并优化了机器人的结构设计方案。(3)通过调节电机转动速度和方向,设计了机器人沿任意路径做近似运动的实现方法。使用计算机仿真的手段,验证了机器人力学模型的正确性。进行了系列实验,通过改变微型振动电机两端电压的方向和持续时间,证明了本课题所设计的微型群体机器人具有沿直线、圆形,及任意曲线运动的能力。