工业机器人作为“工业4.0”九大支柱之一,目前还主要在结构化环境中进行作业,其灵活性、智能决策能力和环境适应性还未能达到人们的预期,因此亟需开展机器-环境融合的机器人研究。但时至今日,小型智能化的软体机器人开发仍面临诸多挑战,尚未能广泛应用于现实环境。上世纪90年代开始,有关微型机械电子系统的研究日渐深入,才为小型软体机器人的设计与制作提供了可能。本文针对现有软体机器人结构复杂、功耗大、难以精确控制等缺点,设计并制作了基于振动驱动的绒毛多足爬行机器人,该机器人无传统刚性传动结构,振动传导快且能量损耗小,易于小型化。此外,它能适应各类常见的规则表面与一些复杂的非结构化表面,表现出了极强的环境适应性。针对该类型的绒毛爬行机器人,本文从理论分析、运动仿真模拟以及样机测试等方面,探究了该机器人的运动机理以及绒毛足部上几何结构参数对机器人运动效果的影响,并通过有限元软件分析了一些实验中难以控制的因素对机器人运动效果的影响。最后,通过样机实验则是测试了爬行机器人的各项性能参数以及环境适应性。具体研究内容如下:首先,本文结合振动驱动理论与草穗的外部形状结构,提出了外置振动驱动绒毛多足爬行机器人的设计理念。通过仿照草穗外形结构特征,建立了外置振动驱动机器人的三维模型,并在ABAQUS软件中对其运动过程进行了动力学仿真分析,输出了机器人单周期的运动过程及外置振动场的驱动频率、激振力幅值对机器人移动速度的影响。其次,在外置振动驱动可行的基础上,提出了内置振动源式爬行机器人在有线与无线模式下的总体设计思路、制作方法、控制方案与样机测试。通过装备不同几何特征的绒毛足部,研究了机器人的绒毛材质、刚度、倾斜角度、驱动频率等因素对移动速度、运动状态和环境适应性的影响,归纳总结了影响振动驱动绒毛爬行机器人性能的各项因素,并基于所得规律对设计的机器人进行了优化改进,使其各方面的性能更为均衡。这些工作都将为今后振动驱动式软体机器人的研究提供理论依据与设计参考。最后,本文实现了该爬行机器人的小型集成化与无线缆化,并通过单组执行器实现了机器人移动速度的调节与运动方向的控制。以柔性绒毛结构为足部,在保证机器人高速机动的前提下,提高了机爬行器人在刚性平面、陡坡、多坑洞、软海绵、管道等复杂形态表面的自适应能力。此外,机器人可携带摄像头、传感器等装置进行探索类活动,拓宽了小型软体机器人在非结构化表面的潜在工程应用。