仿生机器人是一个迅速发展的研究领域,其主要的研究方向是原型设计、开发和应用,仿生机器人目前在诸多领域中得到了广泛的研究与应用,而在仿生爬树机器人方面的研究较少;同时针对现阶段林业、农业、水果采摘等方面的机械化普及和作业水平低下、机械化与自动化短缺的问题。本文结合灵长目动物爬树特性,对研究的一种仿生爬树机器人展开深入的理论分析,主要内容包括:首先,对爬树机器人的整体结构设计思想与攀爬步态进行分析,并进行仿真模拟和样机物理模型制作。在此基础上,运用螺旋理论计算腿部机构自由度数目,采用D-H法原理对每个腿部基于机架腰部角度变化进行正逆向运动学方程求解,给出具体算例并进行仿真。根据并联机构奇异性原理对腿部机构进行奇异性分析与归类。运用矢量积法求出支撑足的速度雅可比矩阵,采用直接微分法求出摆动足的速度雅可比矩阵,建立起足端空间速度和关节速度的映射关系表达式,并确定驱动位移与角度的函数关系。其次,结合灵长目动物爬树动作步态和四足爬行机器人步态,得到本文研究的爬树机器人的walk步态和trot步态,并进行具体分析。利用加速度三角函数引导法和零冲击足端轨迹改进算法分别对支撑足和摆动足的足端进行轨迹规划计算,并进行仿真分析。运用余弦插补方法和正弦插补方法分别对爬树机器人质心在前进方向和横向方向上的运动轨迹进行计算和仿真。运用三次多项式和五次多项式插值法分别计算摆动足的每个关节轨迹,建立起关节轨迹方程式,并进行仿真分析。进一步的,对爬树机器人整体的受力进行静态平衡分析,并对其载荷能力进行计算与验证;最后,对爬树机器人进行路径选择分析和越障角度计算,并进行仿真分析。再次,对爬树机器人腿部机构进行运动分析,得出了在不同驱动数量的四种条件下的杆件长度与关节驱动角度之间的关系,得到了驱动位移和各关节驱动角度的取值范围,并进行数值仿真分析。利用遗传算法对腿部基于避免奇异位置、摩擦系数、避免腿部干涉三个方面的杆件杆长和角度参数进行优化设计,同时给出具体算例并仿真分析。最后,对优化后杆件长度和角度的腿部工作空间以及基于摩擦系数和避免腿部干涉方面的角度和杆件长度之间的关系进行数值仿真分析;接着对运用不同的多项式插值法得到的关节轨迹方程分别进行数值仿真分析。利用虚拟样机技术对爬树机器人的运动学进行虚拟仿真,并与对应的数值仿真结果进行对比,验证运动学建模的准确性。