随着国家对海洋的开发,水下机器人的需求越来越多。在众多水下机器人中,水下仿生蛇形机器人由于其独特的结构和运动方式可以应用在很多场合,诸如军事侦察、水质监测、水下救援、海底设备的巡视和维护等任务。因此对水下蛇形机器人的研究具有重要意义。但是,传统的水下蛇形机器人运动速度较慢,且狭小空间的通过能力较差。因此,本文设计了一种带有推进器的水下蛇形机器人,可以提高传统水下蛇形机器人的运动速度和狭小空间的通过能力,并对其高效运动模式和推进器的安装位置展开了研究。首先,介绍了一款由课题组自行设计开发的带有推进器的水下蛇形机器人样机平台,并对其外形结构、软硬件系统和外部测量装置进行了详细的介绍。本文采用迭代牛顿-欧拉法对水下蛇形机器人进行建模。其次,本文针对尾部带有推进器的水下蛇形机器人,研究了其在蜿蜒运动与推进器推进结合时的运动模式。通过NSGA-Ⅱ多目标优化算法,进行优化仿真,得到速度和功率的最优曲线图,并获得相应的参数解集。根据仿真结果,首次提出了一种尾部带有推进器的水下蛇形机器人高效运动模式:低速阶段,采用蜿蜒运动模式;中速阶段,采用蜿蜒运动与推进器推进相结合的混合运动模式;高速阶段,采用推进器推进的运动模式。这种运动模式既能提高蛇形机器人的运行速度又能提高其在中高速段的运动效率。最终,通过水池实验,验证了所提出的运动模式。最后,本文针对推进器的安装位置对水下蛇形机器人运动效率的影响展开研究。文章分别分析了在蜿蜒步态和仿鳗步态两种典型步态下,推进器安装在头部和尾部时对蛇形机器人运动效率的影响。仿真结果表明,蜿蜒步态下,推进器不同安装位置对运动效率的影响较小;仿鳗步态下,推进器安装在头部时的运动效率高于推进器安装在尾部。此外,还对比分析了推进器安装在尾部时,蜿蜒步态和仿鳗步态的运动效率,发现仿鳗步态的运动效率高于蜿蜒步态。最终,通过水池实验,验证了仿真结果。