经过长期的自然选择和进化过程,生物逐渐形成了独特的运动方式和环境适应力,研制出具备类似生物能力的仿生类机器人一直是机器人研究领域所追求的目标。蠕动类仿生机器人运动步态稳定、体型小的特点使得这类机器人应用广泛。基于此背景下,本课题以仿蚕机器人作为研究对象,设计了一种基于多步态的仿蚕机器人。首先,设计了仿蚕机器人的机械结构。本文通过搭建生物蚕的试验平台,对蚕进行观察试验,确定了蚕的运动形式和运动规律。依据蚕的身体结构特征并且参考蠕动类机器人的结构设计经验,完成了仿蚕机器人机械结构的设计,并借助有限元分析软件对仿蚕机器人的关节连接件进行了强度分析。然后,完成了仿蚕机器人的运动学分析及仿真研究。本课题通过对仿蚕机器人的结构进行简化为串联的多连杆系统,基于平面坐标系建立了蠕动和转弯步态的运动学和动力学模型。利用Matlab对蠕动和转弯模型中的参数分别进行分析,从而确定参数的影响。通过ADAMS分别进行了仿真,验证了模型的可行性。其次,设计了仿蚕机器人的控制系统。控制系统主要是由硬件以及软件两个部分组成。硬件部分包括主控电路、无线收发模块、头部倾角模块以及视频采集模块。软件部分由上位机和下位机两个部分组成,上位机软件通过QT结合C++语言完成界面的编写,实现了串口通信、传感器数据的解析、运动控制指令的生成和视频显示功能。下位机软件采用C语言进行开发,实现了对舵机的运动控制以及传感器数据的采集。最后,进行了仿蚕机器人的运动试验。通过3D打印机对设计的结构进行加工,完成了仿蚕机器人的安装和调试工作,搭建了仿蚕机器人的试验平台。通过样机完成了仿蚕机器人的蠕动、转弯、抬头等不同运动形式的试验,对模型中的参数选取不同的值分别进行测试,进一步验证了运动控制函数中参数对运动的影响,同时,仿蚕机器人的机械结构和控制系统也得到了检验。