为使传统的蛇形机器人具有在不同环境下运动的能力，研究开发了一种具有蜿蜒步态和直线步态的多仿生步态蛇形机器人。该蛇形机器人可以在平坦的路面上进行蜿蜒和直线运动以及在狭长的管道中进行直线运动。本文研究的多步态蛇形机器人主要包括以下几个方面：首先进行仿生蛇形机器人运动学分析，蜿蜒步态采用Hirose提出的Serpenoid曲线进行分析，并在其基础上简化了曲线的方程，使得各个关节角函数直观且易于控制；直线运动分别对单驻波和多驻波步态进行分析，并对这两种不同的直线运动做了对比分析。在运动学分析的基础上继而对蛇形机器人的蜿蜒步态和直线步态进行了动力学分析，得到了两种运动前进的力学原理。其次进行蛇形机器人的机构设计。首先通过分析两种运动步态的特点，对机器人采用的驱动器进行选型，选择了两款舵机，分别用来控制模块上的不同关节。设计的机器人由7个单元模块顺序连接，每个单元模块上各设计了一个摇摆关节和直线平移关节，模块间通过摇摆关节相连。整个蛇形机器人采用模块化设计方法，使得机器人的经济性和互换性得到增强。然后设计仿生蛇形机器人的控制系统。机器人的控制系统分为硬件模块和软件模块。其中硬件模块主要包括各种电路，具体为电源稳压电路、无线收发电路、串口电路以及主控电路。软件模块主要分为上位机控制软件和下位机控制软件。接着进行蛇形机器人的仿真模拟。结合设计的仿生蛇形机器人，对机器人的运动模式进行仿真。仿真采用Matlab和ODE软件分别进行。Matlab主要负责对蜿蜒运动过程中蛇形机器人身体的曲线进行对比和选择。ODE主要对机器人蜿蜒运动和直线运动过程中的运动平滑性、速度等进行了仿真比较，并结合仿真结果采用了几组较好的控制方式，以待在实验中检验。最后进行蛇形机器人的实验。结合机器人的控制系统对设计加工出的多仿生步态蛇形机器人进行环境实验。实验结果表明，本文研究的蛇形机器人基本满足设计需求，为后续继续添加其他一些复合运动提供了一定基础，但仍有许多不足有待后续改进。本设计研制的蛇形机器人区别与传统蛇形机器人，具有蜿蜒运动和直线运动的复合运动功能，能有效地切换运动方式以适应不同环境，实验时机器人运动良好，为蛇形机器人多仿生步态的研究奠定了一定基础，并具有良好的应用前景。