仿蛇机器人是一类高冗余、多步态的机器人,具有很强的灵活性,在救灾和探测等领域潜在巨大的应用价值。在复杂多变的环境中,仿蛇机器人往往面临着诸多意外情况如碰撞、关节受损等,这要求其具有一定的变刚度能力以减少上述情况带来的不利影响。针对仿蛇机器人的变刚度问题,本文研究的主要内容如下:1、根据仿蛇机器人的仿生机理,提出基于磁流变液的变刚度仿蛇机器人构设计方法;建立仿蛇机器人结构参数与变刚度性能之间的关系,并通过智能优化算法,对变刚度仿蛇机器人几何结构进行优化。2、分析变刚度仿蛇机器人的关节磁分布特性,利用流体动力学理论建立了关节阻尼扭矩的计算模型,通过实物关节对理论值与实验结果进行比较。3、利用旋量理论构建变刚度仿蛇机器人的运动变换、力与运动雅克比,在此基础上,建立仿蛇机器人刚度模型,得到其头部刚度和各个关节刚度间的映射关系。4、提出基于刚度控制的仿蛇机器人柔顺控制方法以提高其环境适应能力。基于速度分解的方法,采用指数稳定控制设计仿蛇机器人运动控制器;引入刚度模型构建刚度和扭矩优化方程对机器人头部刚度和关节刚度进行优化,提高变刚度仿蛇机器人的抗冲击能力和运动稳定性;采用变刚度的方法配置仿蛇机器人自由度,以应对不可预测的关节损坏等情况,提升其环境适应能力。