随着柔软生物材料的推出以及传统机器人环境适应差、质量大等问题,软体机器人应运而生。软体机器人几乎完全由柔性材料组成,这些材料的柔顺性与天然生物的柔顺性相当。采用与生物材料相似的材料使其能够在不确定和动态任务环境中实现自适应、灵活、安全地交互。软体机器人由于材料内在的顺应性,允许负载分布在更大的区域上,从而增加接触时间使其可以抵抗机械冲击。然而,顺应性导致其在接触到尖锐物体时容易损伤,降低了软体机器人的使用寿命。受无肢爬行生物的启发,以蚯蚓为模型的爬行机器人引起了极大关注。本文在模拟蚯蚓身体结构和运动方式的基础上,将自愈合材料运用于软体机器人中,制备了一种具有自愈合功能的仿生蚯蚓爬行机器人,并针对自愈合材料的制备、仿生蚯蚓爬行机器人的设计、制备和控制展开了系统性的研究。首先,制备了一种具有自愈合能力的聚二甲基硅氧烷弹性体,所制备的弹性体拥有良好的拉伸性能(2400%),在室温下放置24小时后愈合效率高达89.6%,同时加热能够加速弹性体的愈合速率,70℃状态下加热1小时后的愈合效率与室温下放置24小时的愈合效率相同。其次,设计了一种具有自愈合功能的仿生蚯蚓爬行机器人。仿生蚯蚓爬行机器人由三部分组成:中央纤维增强致动器、前致动器、后致动器。中央纤维增强致动器模拟蚯蚓的环状和纵状肌肉,前、后致动器模仿蚯蚓的刚毛。详细阐述了致动器的设计思路、制作过程和性能测试,并将自愈合材料应用于仿生蚯蚓爬行机器人中,评估了自愈合材料在软体爬行机器人中的应用前景。最后,研究了仿生蚯蚓爬行机器人的运动和控制规律,定义了仿生蚯蚓爬行机器人的运动序列,一个运动周期定义6个运动序列,并构建了仿生蚯蚓爬行机器人的运动模型,表征了输入压力与运动距离之间的函数关系。设计制作了仿生蚯蚓爬行机器人的控制系统,通过单片机控制电磁阀的开合对致动器进行控制,在此基础上对仿生蚯蚓爬行机器人的爬行速度和负载能力进行了测试。在光滑亚克力板上仿生蚯蚓爬行机器人的爬行速度为150mm/min,且能够在不同斜面下(最大45o)或负载自身1.5倍重量状态下爬行。