在航空航天领域的月球采样方向,由于月壤平均厚度过高,以及采样系统自身动力限制,采集深层次的月壤样本难度很大。月球陨石坑的崖壁处月壤堆积层次分明,钻进深度会显著减少,但常见的探测装置难以适应倾斜度较大的崖壁环境。本文提出了利用蛇形机器人对陨石坑探测的创新概念,蛇形机器人重心低、稳定性好、灵活性高、环境适应力强,可高效的对采样工作进行支持。针对以上问题,本文基于蛇的生物特征设计了蛇形机器人的系统构型,建立了陨石坑崖壁环境下的机器人动力学模型,搭建离散元技术-多体动力学联合仿真平台,建立月壤环境模型,对蛇形机器人的运动策略进行了优化研究。探究了生物蛇的特征和运动步态,基于仿生原理和月壤环境设计了蛇形机器人的系统构型,设计头部、关节、尾部多模块正交连接,并合理选择驱动方式,设计了转动环部件增加在月壤环境下的密封性。合理对三维结构进行多次简化至仿真分析专用模型。建立坐标模型,分析地面摩擦力模型,建立单节模块的地面摩擦力模型;基于压力沉陷理论,建立单节模块的月壤阻力模型;最后建立蛇形机器人整体受力方程。基于离散元理论,利用分形维数概念建立多种月壤颗粒模型,堆积陨石坑初始月壤环境,模拟陨石坑环境;基于serpenoid曲线建立蛇形机器人运动波模型用作控制ADAMS中机器人的运动方程;利用EDEM-ADAMS耦合仿真平台完成蛇形机器人在陨石坑崖壁下的仿真,获得运动过程中机器人各模块所受到阻力变化、运动速度、位移等相关参数。针对蛇形机器人的运动参数和环境参数优化分析,将陨石坑倾斜角、机器人爬行方向与倾斜方向夹角、机器人运动波幅值三项参数纳入参考,使用最值法和均值法分析变化和影响规律,并通过蛇形机器人样机进行验证,完成陨石坑崖壁蛇形机器人的运动策略优化,为月球探测采样工作,分析机器人的可靠性和安全性具有重要的意义。