形状记忆合金（SMA）丝驱动四腿爬行机器人是一种新型的爬行移动装置。通过关节结构将SMA丝输出的直线位移转化为角位移,实现爬行机器人的行走动作。与传统的电机或液压驱动相比,SMA丝驱动器的体积小,驱动电压低,在小型化和微型化方面具有明显优势。本文在分析了SMA丝驱动爬行机器人驱动原理的基础上,对爬行机器人进行了驱动机构设计,并根据SMA丝的材料特性完成了驱动机构的参数设计;通过模仿四足动物的腿部构造与自由度,设计了爬行机器人行走机构的自由度分布方式;为达到设计要求的步长与平稳度,对其腿部构件的运动角度与长度进行了参数设计;设计了以单片机为核心的控制系统。结合SMA丝的本构模型、热力学平衡方程与腿部机构的静力学方程,建立了爬行机器人行走机构的多场耦合静力学方程。基于此方程分析了SMA丝的温度、应力和应变等参量以及行走机构输出角度和扭矩随时间的变化情况。对爬行机器人进行了运动学分析,建立了运动学简化模型,根据运动学模型推导出爬行机器人关键节点的运动学方程,分析了参数变化对节点位移、速度和加速度的影响规律。结合SMA的相变过程与机构模型,推导出爬行机器人的SMA丝与行走机构的自由振动方程,计算出SMA丝与行走机构的固有频率,分析了参数变化对固有频率的影响。为验证爬行机器人的控制与驱动可行性,搭建了SMA丝驱动四腿爬行机器人的控制与驱动平台,实现SMA丝的加热控制;为验证机构设计与理论计算的可行性与正确性,完成了爬行机器人样机的加工与调试,并对爬行机器人进行了运动性能实验。结果表明:爬行机器人在SMA丝驱动下可以顺利完成设计的行走动作,达到了设计要求的运动步长和负载指标。