蛇形机器人是一种具有超冗余度的仿生机器人,相较于软体蛇形机器人,它具有刚性机械臂单元和关节,能承受更高的负载;相较于传统刚体机器人,超冗余度的运动学特征使其操作更加灵活,环境适应性更强。随着科技的进步,超冗余度蛇形机器人应用场景日益广泛,如航空发动机检测、油箱内窥巡检、救灾救援活动等。开展蛇形机器人运动规划方法研究,有利于扩展其应用场景、提升其工作能力,具有重要的科学研究和社会现实意义。本文以具有20个机器人本体自由度和1个来自外部进给系统的自由度超冗余度蛇形机器人为研究对象,从运动学建模、轨迹规划以及运动规划方面开展研究工作:（1）根据蛇形机械臂的运动学特点,建立了控制空间、驱动空间、工作任务空间与关节空间之间的运动学映射关系。根据绳索长度变化与驱动电动机参数确定绳索拉力和驱动系统之间的关系,有助于电动机和驱动系统关键部件的选型。通过蛇形机械臂固有的几何特征,以及非线性方程的数值解法,建立驱动空间与关节空间的运动学模型;在指数坐标、李群和李代数等理论的基础上,得出蛇形机器人关节空间与工作任务空间的运动学模型。通过MATLAB平台上的仿真实验,验证了运动学建模的正确性。（2）针对蛇形机器人,开展蛇形机器人的轨迹规划方法研究,保证蛇形机器人运动过程中的平稳性。采用五次样条函数对机器人关节空间插值,完成了关节空间的轨迹规划;采用在速度层面上求逆解的方法,求解出蛇形机械臂雅克比矩阵,完成了工作空间的轨迹规划。在MATLAB中分别通过完成给定关节角度的弯曲运动仿真与工作空间直线、曲线轨迹的跟随运动仿真,验证了关节空间与工作空间内轨迹规划方法的可行性。（3）为了实现蛇形机器人在复杂狭窄环境中的无碰撞运动,开展了基于“头部引导”的蛇形机器人运动学规划方法研究。“头部引导”运动规划方法,关注蛇形机器人“头部”机械臂的运动情况,以蛇形机械臂与目标路径特征点距离之和为优化目标,加入权重系数,提高了蛇形机器人在复杂狭窄环境中的无碰撞运动中跟随目标轨迹的运动精度。在MATLAB中仿真实验,并对实验结果多维度评价,验证了方法的可行性和有效性。