灾害搜救机器人作为高冗余度系统,具有很高的运动稳定性和环境适应能力,不仅广泛应用在倒塌建筑物中进行灾害搜救工作,而且也可以从事于军事侦察、星际探索等恶劣环境和危险领域。由于蛇形机器人运动方式的灵活性,受到国内外学者的广泛关注,并成为机器人研究领域的新热点。首先,本文对自然界中生物蛇的特殊身体结构进行了分析,根据其结构特点,蛇形机器人采用了模块化的机构设计,模块单元之间的连接方式采用锥齿轮连接,不仅减轻了蛇体的重量,而且使各模块之间的连接方式更加灵活,大大提高了蛇形机器人的可维护性。其次,分析蛇形机器人的运动步态,研究了由三连杆和多连杆组成的运动步态,通过比较运动过程中各个关节的角位移、角速度等参数,得出由多连杆组成的运动步态,其运动性能比较稳定,环境适应能力强。接着对蛇形曲线运动轨迹做了详细规划,针对蛇形机器人不同的运动方式选取合理的蛇形曲线参数,并通过MATLAB仿真实验选取了蛇形机器人蜿蜒向前、向左转向和向右转向时最适合的运动参数,并通过实验验证了运动步态的可行性。最后,为了进一步研究蛇形机器人的运动特性,推导了蛇形机器人的动力学方程,建立了其动力学模型,并通过MATLAB仿真,描述了蛇形机器人依次推进运动过程中关节的驱动力矩特性,为电机的选择以及提高整个机器人系统运动的稳定性提供了理论依据。综上所述,本文设计的蛇形机器人系统,具有运动灵活、易于控制等特点,为将来的城区灾害搜救活动提供了高效安全的搜救装备,具有显著的现实意义。