软体机器人由柔性材料组成,可以根据实际需要改变自身的形态和大小,在更加复杂的环境中作业。相比传统的刚性机器人,软体机器人运动灵活且具有与人亲和性,在医疗服务和军事侦察等领域都有很好的应用前景。本文在仿尺蠖运动的基础上研制了一种新颖的差动式气压驱动软体机器人,包括差动软体机器人和多模块软体机器人两种构型,并分别对两种构型机器人进行了运动学分析,设计了机载控制系统,形成了软体爬行机器人的闭环控制系统。本文的研究内容如下:首先研制气动软体驱动器并建立其充气变形模型。根据气压驱动软体爬行机器人的工作需求,选取Dragon Skin 20硅橡胶作为软体驱动器材料;基于Yeoh理论,建立软体驱动器的力学模型,确定软体驱动器气囊设计尺寸,设计了f PN型气动软体驱动器;对软体驱动器进行变形建模研究,得到软体驱动器充气时间与其弯曲角度间的函数关系,并对软体驱动器进行实验验证。然后研制了一种新颖的气压驱动软体爬行机器人,基于软体爬行机器人的变形原理,建立了运动学模型。基于f PN软体驱动器及特殊设计的摩擦脚,研制了差动式气压驱动软体爬行机器人的两种构型:差动软体机器人和多模块软体机器人。基于软体爬行机器人变形原理,分别对两种构型的差动式气压驱动软体机器人进行运动学建模分析,得到运动时间与直线(转弯)运动位移(角度)的关系。接着基于RBF神经网络设计了软体爬行机器人控制算法,构建了闭环控制系统。本文选用了RBF(径向基函数)神经网络来处理软体爬行机器人的柔性材料非线性问题,建立了两输入(偏转角、静摩擦系数)一输出(充气时间)的RBF神经网络,并在此基础上建立了软体爬行机器人的控制算法。基于方位角传感器信息的反馈,构建软体爬行机器人闭环控制系统。对软体爬行机器人进行了软件和硬件的设计,其中软件部分包括控制程序和上位机界面,硬件部分包括:机载控制板、主控制板、传感器、无线通讯模块等。最后设计了软体爬行机器人直线运动和转弯运动控制策略并进行实验验证。对软体爬行机器人进行控制策略的设计包括开环控制策略和闭环控制策略,在此基础上,对软体爬行机器人的两种构型分别进行实验验证,并进行对比分析。闭环控制策略的设计,解决了差动式软体爬行机器人直线运动有角度偏差的问题。