经历了亿万年的自然选择和优胜劣汰,蜘蛛不断进化出一种特殊的生物流体驱动系统。蜘蛛的步足上有两个流体驱动关节,这些关节能够通过流体伸展和肌肉弯曲来实现高效的驱动和运动,具有结构紧凑、高效率以及稳定可靠等优点。在生物流体驱动原理及生物力学等方面对生物特性展开研究,为仿蜘蛛机器人的开发提供了许多有益的参考。仿生机器人从早期单纯模仿生物移动的结构仿生发展为更接近生物原型的生物学仿生。如今更符合生物驱动原理的柔性仿生机器人,具有更好的柔顺性和适应性,但相关研究还处于起步阶段,尚有很多挑战。本文以高效再现生物驱动系统优势,开发更接近生物原型的仿生机器人为研究目标,选取海南捕鸟蛛为生物研究对象,分析其在不同路面（15°上坡、平面、15°下坡）行走时的运动机制如运动学参数及动力学特性等,并针对蜘蛛流体驱动原理进行仿生研究,开发基于折纸结构的仿生柔性驱动关节及柔性驱动机器人。主要研究工作和相关结论如下:1.选择海南捕鸟蛛作为实验样本,搭建运动捕捉实验平台,使用三维运动图像采集和同步分析系统得到了海南捕鸟蛛不同速度下运动学数据。在0.027m/s到0.691m/s大速度范围下,计算其在平面上运动时的速度、步态参数和流体驱动关节角度变化等运动学参数。并根据质心能量波动分析了蜘蛛在平面运动时能量转换规律和单位质量功率的消耗。结果表明海南捕鸟蛛在平面行走时主要使用跳跃步态,且随着速度的增加蜘蛛的运动机制没有显著的变化。由于其特殊的流体驱动系统,能量比质量功率随速度的增长呈幂函数趋势增长。蜘蛛在平面低速行走时跳跃步态的弹簧质量模型和流体驱动系统有助于降低能量消耗,而高速行走时特殊的流体驱动系统反而大大增加了能量消耗。2.为了确定斜坡运动对蜘蛛能量消耗的影响,在平面行走运动机制研究的基础上,调整实验平台,搭建15°坡面,使用运动捕捉系统获得海南捕鸟蛛在15°坡面上下坡行走时的质心轨迹,得到不同速度下的运动学参数和动力学参数。坡面行走的步态参数与平面行走类似,但上坡行走的速度小于下坡行走,又小于平面行走。坡面行走时,势能的变化是机械能波动的主要组成部分,动能与势能之间的能量交换效率较低。在下坡行走时,几乎不需要产生额外能量,仅发生机械能耗散和少量交换,但仍然排除了使用倒立摆步态。上坡行走时需要更多的机械能。但垂直单位质量机械功小于理论值,凸显了蜘蛛高效的运动力学。3.根据蜘蛛流体驱动关节生理结构与驱动原理,开发了一款基于折纸结构的仿生柔性驱动关节。根据几何参数的计算进行折纸结构的参数化设计。建立仿真模型,对不同驱动关节进行有限元分析。搭建测试试验平台,对样件进行了转动特性和驱动性能测试。测试结果与仿真分析结果相吻合。该仿生关节由于折纸结构的特点大大增大了旋转角度,通过改变参数角和折纸单元的数量可以改变输出性能,实现根据用途确定具体尺寸的可定制性。当前转矩重量比最大为72.744N·m/kg,机械工作效率为95.8%,同时具有驱动性能线性及可重复性。基于该仿生关节开发一款仿生柔性抓手,可实现3.33kg物体的适应性抓取,具有较好的抓取性能,验证了仿生关节性能优越性。4.基于仿生关节可参数化,可模块化,具有定制性的特点,开发一款仿蜘蛛柔性驱动机器人,并结合蜘蛛生物流体驱动原理及运动特性确定机器人驱动原理及控制系统。通过试验验证该机器人行走特性,测试了其直行、转弯、负重及非结构化路面等多种情况下的运动。弹性机制和流体驱动系统共同构成了仿蜘蛛机器人的能量来源,高效再现自然界中生物流体驱动系统的卓越性能。该机器人可自主根据坡面切换步态,最大行走速度为0.532bl/s,负重比为17.937。制造简单,自重轻,成本低,可通过改变仿生关节的参数定制机器人性能。具有良好的负重能力和高机动性,因此在相关军事领域具有巨大应用潜力。