变胞机构是一类能实现多个构态切换的新型机构,它能克服传统连杆机构的局限性,自提出以来,成为了现代机构学领域研究的前沿和热点,在制糖业中,尤其是制糖机械化进程中具有一定的应用前景。变胞机构的可靠性研究是推动其在工程实际中应用的重要前提,是机构系统在实际应用中正常且安全工作的基本保障。鉴于此,本文以制糖业中的码垛应用为工程背景,对面向码垛任务的可控变胞机构开展动态可靠性研究,主要研究工作如下:首先,以制糖业码垛任务为背景,设计了一种可控变胞式码垛机器人。针对工作任务完成了该机器人机构的构型设计,在对该机构进行运动分析、奇异性分析和工作空间分析后,结合其工作性能得出了合适工作空间,进一步,提出了基于工作空间离散化的尺度优化方法,运用该方法得出了优化后的机器人机构的最大合适工作空间及对应的尺度参数,根据该尺度参数完成了机器人样机的设计,以该机器人为研究对象开展动态可靠性研究。其次,针对多种不确定变量（概率随机变量和非概率区间变量）,提出了基于变量状态空间的变胞机构多失效模式运动可靠性分析及优化方法。该分析方法根据不确定变量生成含有概率信息的状态空间,结合失效功能函数及其变量的相关性函数生成的变量状态空间中的安全空间函数,对其求解得出可靠度。在此基础上,提出了可靠性优化的方法。在实例分析中,运用所提方法对可控变胞式码垛机器人进行运动可靠性分析和优化,计算结果分别与蒙特卡洛法及遗传算法所得结果进行对比,验证了所提方法的准确性。再次,提出了基于动态响应区间的变胞机构构态变换失效的动态可靠性分析方法。在运动可靠性分析的基础上,考虑了该机器人工作中的负载受力和构态变换的内冲击力的影响,运用有限元法建立了机器人的非线性动力学模型,将多种不确定变量引入到该动力学模型中,结合变量的状态空间,生成机器人构态变换失效函数的动态响应区间,进而计算其构态变换的可靠度。运用所提方法进行了实例分析,计算结果与基于神经网络的蒙特卡洛法所得结果进行对比,验证了所提方法的准确性。进一步,提出了变胞机构多种失效模式动态可靠性分析及优化的方法。该分析方法在多种不确定变量引入机器人动力学模型的基础上,以该动力学模型的动态响应为新的不确定变量,结合该变量的状态空间得出可靠度。基于此,提出了考虑灵敏度的可靠性优化的方法。在此基础上,推导出了考虑共振时机器人多失效模式动态可靠性分析的方法。在实例分析中,运用该分析方法得出了机器人的刚度、强度和疲劳失效模式的可靠度。运用该优化方法得出了机器人在可靠度满足要求的变量范围,将其计算结果与基于神经网络的蒙特卡洛法及遗传算法所得结果进行对比,验证了所提方法的准确性。最后,对可控变胞式码垛机器人物理样机进行了动态可靠性实验研究。以不确定变量为因素,运用正交设计法确定了分组试验方案,测量了各组的应变数据。运用神经网络法建立了该数据的神经网络拟合模型,在此基础上,运用蒙特卡洛法计算该模型的可靠度,将其计算结果分别与第4章、第5章的理论分析方法所得的结果进行对比,从实验角度验证了这些分析方法的正确性。本文的研究工作为变胞机构在制糖业的推广应用提供理论参考,为变胞机构在面向任务的工程应用中的可靠性设计、制造、运行及控制等提供了接近实际的理论依据。