蛇形机器人借助于生物蛇几百万年自然进化形成的外在身体结构,对于适应复杂非结构环境具有天然的优势。但蛇形机器人独特的的身体结构带来更大的灵活性和运动空间的同时,也为设计蛇形机器人的运动控制模型提出了巨大挑战。和陆地蛇形机器人相比,由于水下环境的高度复杂性以及水下通信延迟的影响,使得对于蛇形机器人控制模型的设计、模型参数的优化更具难度。由于在没有完全了解步态特性的情况下,不能直接将机器人控制模型用于样机的水下实验,因此,如何实现在水环境下高效、高机动性控制蛇形机器人是水下蛇形机器人研究领域的一个难点,本文针对这一问题开展了如下研究:1、对蛇形机器人水下运动受力进行理论分析。根据蛇形机器人多关节超冗余和模块化的特点,分析水下运动机器人与水的交互作用,基于多刚体动力学建模的方法建立机器人水下运动模型。2、建立水下运动的仿真分析系统。基于蛇形机器人的物理样机的实际参数建立能准确模拟水下平面运动和空间运动的虚拟样机模型。3、仿真分析典型运动的性能,并进行相应的实验验证。根据水下蛇形机器人的运动,分析蜿蜒运动、转弯运动和上浮下潜的运动的特点,建立蛇形机器人水下平面运动和空间运动控制的数学模型。并在仿真分析系统中对控制模型进行仿真,分析控制参数与运动性能之间的关系;以速度为目标,以机器人样机的实际结构参数为约束,优化蜿蜒运动控制模型。最后,通过仿真分析系统将验证和优化的控制模型移植到机器人上进行相应的实验验证。综上,本文通过建立水下运动力学模型和搭建仿真分析系统,验证和优化了典型的控制模型,经实验证明,蛇形机器人在此控制模型下能够满足水下高效、高机动性运动的要求。