尺蠖型机器人属于仿生微小型机器人,它通过模仿尺蠖虫的运动机理,能够在结构或非结构环境中进行推进运动.由于其具有体积小、运动灵活、能够在狭小空间和危险环境下工作等特点,在军事和民用领域有广泛的应用前景.因此,对其进行深入的研究是很有意义的.该文针对一种四自由度的尺蠖型机器人对其进行了机构建模、动力学建模,并在此基础上针对机器人的轨迹跟踪控制问题,基于滑模变结构的原理,设计了该机器人的基于指数趋近律的滑模变结构控制系统.尺蠖型机器人的动力学建模和分析以及控制方法的研究是其研究中的重点,因为这直接关系到机器人的设计和最终的实际应用.机器人运动学与动力学是机器人控制的基础.根据机器人学的理论建立了尺蠖型机器人的笛卡尔坐标系,同时采用Pro/ENGINEER三维建模软件进行了尺蠖型机器人的机构建模与参数辨识,获得了其动力学参数;建立了基于拉格朗日-欧拉方法的该机器人的动力学模型,为机器人的控制打下了基础.由于滑模变结构控制方法具有能够处理非线性问题,解耦设计,鲁棒性强等特点,非常适合于具有强非线性,强耦合特点的尺蠖型机器人系统的控制.针对尺蠖型机器人的拉格朗日-欧拉动力学方程,设计了该机器人的滑模变结构控制器,并且,选用了指数趋近律来改善控制系统的动态特性.计算机仿真和实验结果表明了建模的正确性以及滑模变结构控制方法对于尺蠖型机器人系统控制的适用性.