本课题目的在于设计一种安全可靠而且性能优越的蛇形机器人，并对其控制方法进行研究和优化，以及对其安全可靠性进行研究分析，使其对圆柱体具有良好的攀爬能力，以应用到桥梁缆索的检测任务中。文中阐述的主要设计思想、研究方法及工作成果如下：为实现蛇形机器人优越的攀爬能力，综合分析目前常见的蛇形机器人关节连接方式的优缺点，并充分考虑系统的可靠性，设计了一种模块化可重构正交连接蛇形机器人。创新地设计了蛇首旋转R关节，为克服蛇形机器人翻滚运动中的视角旋转问题提供了一种新的解决方法。对典型的正交连接蛇形机器人运动控制函数法进行分析，在其基础上优化设计了一种更简易、更高效的控制函数，并对该控制函数所对应的运动方式进行静态分析和动态仿真。运用D-H变换方法，建立了正交连接蛇形机器人的运动学模型，深入研究和分析了机器蛇翻滚运动中蛇首和尾部关节的自转规律，并提出一种蛇体两端旋转关节的控制方法，能够有效克服机器蛇翻滚运动中的视觉旋转问题，避免引入额外的传感器增加系统的复杂度，具有一定的创新性。在无线通信系统中引入Modbus通信协议以增强无线通信的可靠性。设计了无线信号安全监听机制、主/从控制器安全监听机制和统一的通信数据包，进一步提高了整个系统的通信可靠性和效率。其次，建立了正交连接蛇形机器人ADAMS仿真模型，对螺旋翻滚攀爬运动中各关节的扭矩进行深入分析，并设计了相应的安全辅助装置，提高了螺旋翻滚攀爬运动的安全性。提出一种闭合单环翻滚攀爬运动，并对其辅助装置进行设计，实现了对大直径缆索的攀爬运动，具备更好的适应力和安全性。