蠕动机器人是仿生机器人的一种,由于特殊的运动模式和结构,它们具有很强的环境适应性,应用领域广泛。本文通过结合传统蠕动机器人与软体机器人的特点,保留其刚性框架,在关节处加入柔性材料,研制出了一款刚柔结合的小型仿蚕机器人。本文对生物蚕的运动方式进行分析,根据蚕的生理结构和运动规律,在现有小型仿蚕机器人的基础上对其进行柔性化设计。选择硅橡胶作为柔性化材料,设计了柔性腹节驱动器。并通过ANSYS分析驱动器的形变特性,确定驱动器合适的结构参数,以满足驱动器作为柔性腹节的工作需求。将含柔性腹节的小型仿蚕机器人简化为连杆系统,建立运动学模型,完成了蠕动运动、转弯运动的步态规划,得到了相应的关节转动的控制函数,通过多目标优化算法对控制函数进行了优化。通过ADAMS建立蠕动运动、转弯运动的仿真模型,对控制函数进行仿真验证,优化后的控制函数能有效地提高机器人的蠕动效率。利用ADAMS和MATLAB/Simulink对机器人的柔性腹节驱动器进行联合仿真,利用PID算法对机器人转弯关节位姿进行跟踪控制,提高了机器人在运动过程中的位置准确性。控制系统以中心控制器为核心,控制舵机和柔性腹节驱动器动作,采集MPU6050、超声波传感器信息,通过NRF24L01与上位机通信。控制系统的软件分为两部分:下位机采集传感器信息,通过无线通信发送给上位机,同时接收控制命令,通过PWM控制舵机和柔性腹节驱动器;上位机采用QT结合C++语言开发,实现机器人的控制、无线通信、避障检测、倾角检测和视频监控等功能。通过3D打印技术和铸模技术制作了各部件,完成了含柔性腹节的小型仿蚕机器人样机。通过样机试验验证了机器人蠕动、转弯的运动控制模型,探究了不同参数对机器人运动的影响。经本文优化设计,小型仿蚕机器人的行进效率得到了有效提高。