仿生机器人能够模仿自然界中生物的独特特点,完成人类无法完成的特殊任务。而蛇形机器人更是凭借其强大的地面适应能力,在灾难搜救、管道检测等工作中具有广阔的应用前景。为进一步拓展蛇形机器人的步态模式以提高仿生机器人的机动性,本文以采用2-RRU/URR并联模块单元和棘轮机构的仿生蛇形机器人为主要研究对象,对其并联模块单元进行详细的性能分析,并对该仿生蛇形机器人的行走步态进行多步态规划和仿真实验分析。首先,提出一种用于蛇形机器人的仿生模块单元。基于旋量理论,求得该机构的自由度,并进行位置反解分析,求得该并联机构工作空间,进而对工作空间的区域进行详细划分,求得该并联模块具有齐次量纲的雅可比矩阵和灵巧度指标,基于这一指标分析该并联机构的运动学性能。其次,从生物蛇的运动机理出发,建立蛇形机器人蜿蜒运动的运动学模型,分别通过基于形态学模型、运动控制函数和简化CPG模型的步态控制方法来实现蜿蜒运动,以达到预期的仿生效果。在对该蛇形机器人所特有的伸缩运动进行步态设计时,结合伸缩运动对蛇形机器人蜿蜒运动以及行波运动加以改进,拓展出新的运动步态,来提高蛇形机器人的运动效率和越障性能。利用行波控制理论研究蛇形机器人的行波运动,得到转角控制函数。再次,基于步态规划理论方面的研究,对蛇形机器人各运动步态进行运动学仿真。在ADAMS里建立蛇形机器人的仿真模型,并分别进行伸缩运动和蜿蜒运动的仿真,找到合理的运动参数,为步态实验提供主要的参考依据。最后,在课题室原有的蛇形机器人样机基础上,对该蛇形机器人外形进一步优化设计,使其更具有生物蛇的特征,接着对蛇形机器人进行步态实验,并以蛇形机器人在一个周期内的前进量为参数,对蛇形机器人各类步态进行比较。