仿生学是生物科学与工程技术相结合的一门综合学科,通过学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机制,来改进现有的或创造新的机械和仪器系统等,仿生学已经延伸到很多领域并取得了丰富的成果。本文主要对仿生蛇进行了研究。文中首先对自然界生物蛇的身体结构和运动形式进行了分析,介绍了蛇类的骨架结构和鳞片功能,并对蛇类常见的四种运动形式进行了分析。根据生物蛇骨架抽象出的模型设计出了一种正交的仿生蛇关节结构,在该结构中,电机分别固定在相邻的关节上,通过电机轴旋转使相邻关节相对转动。由于采用正交结构,该仿生蛇可以实现生物蛇常见的蜿蜒运动、蠕动、侧向运动、抬头运动,并可以实现生物蛇难以实现的翻滚运动。对仿生蛇的头部关节进行了设计,设计了一种可以实现夹紧功能的头部关节结构。对仿生蛇的蜿蜒运动、蠕动、翻滚运动、侧向运动做了运动规划,得出了实现相关运动形式所需的关节角度时间函数;对抬头运动进行了规划,通过力矩计算得出了一种所需力矩较小的抬头方式;建立了仿生蛇的一种带有PC机和无线传输的支持普通串行通信的单片机分层控制系统,并对控制系统的各个层面进行了分析。运用ADAMS仿真软件对仿生蛇的上述五种运动形式进行了运动学和动力学仿真。经过运动学仿真,验证了各种运动规划的合理性,得出了仿真动画和蛇体的运动轨迹;通过动力学仿真,得出了实现相关运动时关节所需的最大力矩,验证了电机是可以实现仿生蛇的相关运动形式的。