作为机器人技术研究的热点,软体机器人因环境适应能力强、人机交互安全性高等优点,而在探测、医疗等领域具有重要的应用前景。本文在研究新型智能材料—形状记忆合金(SMA)应用性能的基础上,研制了一种SMA丝驱动软体爬行机器人,并对各构件及机器人样机进行仿真分析与实验研究。研究结果将为基于SMA丝的柔性致动机构设计提供理论帮助。根据能量守恒定律,建立SMA丝传热模型,利用Matlab仿真分析其温升特性,并进行实验验证。进一步地,开展SMA丝驱动性能实验研究,结果表明:当通电电压不变时,SMA丝的驱动力先呈上升趋势,后趋于平稳。随着电压的增加,驱动力上升速率增大的同时,其稳定值也随之变大,但存在一定上限;在通断电状态下,SMA驱动力能对应增大和减小,证明了其具有良好的双程形状记忆效应。基于仿生学原理,提出了两种软体爬行机器人系统方案,并从结构稳定性、方案可行性等方面进行对比分析,从而选择SMA丝驱动软体爬行机器人作为研究对象。进一步地,对组成该机器人主体结构的伸缩模块、腔体驱动器和摩擦腹足进行设计,同时根据硅胶浇铸成型技术,完成伸缩模块和腔体驱动器的模具设计。利用ABAQUS对伸缩模块和腔体驱动器进行仿真,分析材料硬度、关键结构参数对伸缩模块变形性能的影响,同时优化腔体驱动器空腔结构。仿真结果显示:伸缩模块本体材料硬度越小、波纹深度h取值越大,其变形性能越优,而液体通流直径d的大小对其变形性能影响甚微;空腔结构对腔体驱动器的收缩性能影响较大,当将其内截面优化成长轴为17mm,短轴为15mm的椭圆时,腔体驱动器收缩性能最优。结合3D打印技术和硅胶成型工艺,对软体爬行机器人各构件进行制备,并展开了腔体驱动器和伸缩模块的性能实验研究。实验结果表明:腔体驱动器在SMA丝的作用下能产生整体收缩,且在SMA丝响应电压范围内,电压越大,收缩量越大;液体驱动伸缩模块变形时产生的推进力和轴向变形量,均随通入液体体积的增加而呈线性增长趋势。基于以上研究,进行机器人整机试验,试验表明,所设计软体爬行机器人能实现理想的爬行运动;同时验证了机器人结构的合理性和驱动方式的可行性。